[BlockSec DeFi 攻击分析系列之三] 偷天换日：深度剖析 Akropolis 攻击事件

去中心化金融(DeFi)作为区块链生态当红项目形态，其安全尤为重要。从去年至今，发生了几十起安全事件。

BlockSec作为长期关注DeFi安全的研究团队(https://blocksecteam.com)，独立发现了多起DeFi安全事件，研究成果发布在顶级安全会议中（包括USENIXSecurity,CCS和Blackhat)。在接下来的一段时间里，我们将系统性分析DeFi安全事件，剖析安全事件背后的根本原因

往期回顾：(1)我为自己代言：ChainSwap攻击事件分析(2)倾囊相送：Sushiswap手续费被盗

0xffffffff.前言

北京时间2020年11月12日夜晚。DeFi聚合器Akropolis遭受攻击，黑客?通过Flashloan重入的攻击方式，盗取了存储在Akropolis中价格超过2,000,000美元的数字资产。本文将以?一笔攻击交易?为例，深度解读此次攻击的原理。

时间：Nov-12-202012:04:02PMUTC#11242695

阅读建议：

如果您刚刚接触DeFi(Ethereum)，可以从头看器，但是文章比较长，看不下去记得点个关注再走。

如果您对Akropolis等DeFi聚合器项目比较了解，可以直接从「0x2攻击分析」开始。

金色财经挖矿数据播报 | BTC今日全网算力上涨3.17%:金色财经报道，据蜘蛛矿池数据显示：

BTC全网算力131.948EH/s，挖矿难度17.60T，目前区块高度657601，理论收益0.00000778/T/天。

ETH全网算力265.266TH/s，挖矿难度3338.59T，目前区块高度11285642，理论收益0.00740507/100MH/天。

BSV全网算力1.090EH/s，挖矿难度0.15T，目前区块高度661893，理论收益0.00082536/T/天。[2020/11/19 21:18:48]

0x0.背景介绍

2020年可谓是去中心化金融的元年。随着DeFi生态的不断发展，越来越多的DeFi项目上线以太坊。普通用户可以选择自己喜欢的DeFi项目进行投资以获得收益。但是随着DeFi市场的急剧扩张，普通用户面临的一个问题就是在众多DeFi项目中如何选择投资的目标，他们需要有人来帮助他们来进行投资。在这种情况下，一系列资产托管平台、投资组合平台应需而生。Akropolis就是众多资产托管平台中的一个：

普通用户将个人的数字资产投入到Akropolis中，由Akropolis确定投资方向，优化投资策略。Akropolis获得投资收益之后，将收益按比例分配给投资Akropolis的普通用户。以现实中的金融活动举例子，Akropolis就像是基金，其所投资的DeFi项目就是股票，基民购买基金，基金持有股票，获得收益后将收益分配给基民。

新加坡主要股指开盘跌8%:新加坡交易所NIFTY50期指开盘跌10%。新加坡主要股指开盘跌8%。中国加权指数盘初跌幅迅速扩大至5.2%。新西兰NZX50指数跌10%。（金十）[2020/3/23]

0x1.Akropolis机制

为了便于理解，我们首先简要地介绍一下和此次攻击相关的两个实体合约：Protocolcontract?和?Akropoliscontract

Protocol:Protocol?可以简单地理解为：用户将手中的token投资到?Protocol?中，获得?Protocol?的份额，等到将来?Protocol?中的资产升值了，那么用户便可以从?Protocol?获取到一定的收益

Akropolis:之前我们讲过，由于ETH上的DeFi项目太多了，如果用户要投资多个项目，要么不知如何抉择，要么操作难度比较大，所以Akropolis扮演了一个投资聚合器的角色：Akropolis绑定了多个DeFi投资项目，用户可以很方便地通过Akropolis使用手里的token进行投资：用户只需要简单的调用Akropolis的函数，指定想要投资的protocol，那么Akropolis就会去帮你在不同的protocol中完成投资。

总体的交互逻辑如图所示：

行情丨BCH在2分钟内跌幅超过1.00%:据火币全球站数据显示，BCH/USDT在2分钟内出现剧烈波动，跌超1.00%，达到-1.34%。当前报价为 380.56 美元，行情波动较大，请注意风险控制。[2020/2/20]

Akropolis提供了两个外部接口：functiondeposit(address_protocol,addressmemory_tokens,uint256memory_dnAmounts)?和?functionwithdraw(address_protocol,addresstoken,uint256dnAmount,uint256maxNAmount)

Akropolis.deposit?fucntion:deposit?函数的功能是：

用户调用?deposit。

Akropolis先计算?Protocol?中有多少的token：nBalanceBefore。

Akropolis将用户的token转入到?Protocol?中。

Akropolis再计算protocol中token的数量：nBalanceAfter。

得到用户投资的数量：nDeposit=nBalanceAfter-nBalanceBefore。

行情丨EOS在2分钟内涨幅超过1.00%:据火币全球站数据显示，EOS/USDT在2分钟内出现剧烈波动，涨超1.00%，达到1.08%。当前报价为 4.66 美元，行情波动较大，请注意风险控制。[2020/2/8]

通过用户投资的数量计算得到用户投资份额。

Akropolis.depositToProtocol?函数：

Akropolis.distributeYieldInternal?函数和?Akropolis.updateProtocolBalance?函数：

Protocol.normalizedBalance?函数：

注意，Protocol.normalizedBalance?中的?_registeredTokens=。deposit函数中使用到的?distributeYieldInternal?函数和?updateprotocolBalance?函数的功能都是查询当前?Protocol?函数中所有代币的余额，注意这里面?normalizedBalance?的意思是对余额归一化处理。

用户可以调用?deposit?函数，通过指定?Protocol?和token以及token的amount，将一定数量的代币存入到和Akropolis中，Akropolis根据用户存入的代币数量给用户返还Akropolis的LPToken。随后使用用户投资的token投入到?Protocol?中。

行情 | A股开盘：区块链板块开跌0.22%:A股开盘，区块链板块开跌0.22% 。84只概念股中，19只上涨，51下跌，14平盘，涨幅前三为：新湖中宝（+8.91%），宣亚国际（+3.77%）、嘉泽新能（+2.09%）；跌幅前三为：恺英网络（-2.63%），晨鑫科技（-2.07%），先进数通（-2.02%）。[2018/10/29]

withdraw?fucntion:

用户通过调用?withdraw?函数，取出之前通过?deposit?函数存入的token，获取利息。

0x2.攻击原理

我们注意到，在?Akropolis.deposit?函数中，要先计算?beforeBalance，然后调用token的?transferFrom?函数，将token转到?Protocol?中，最后计算?afterbalance，正常逻辑下这种计算方式是正确的，但是如果攻击者提供的token地址是一个恶意地址，那么在这种情况下，实际有效的token并没有转到?Protocol?账户中，并且?Akropolis.deposit?没有防止重入的机制。这样就使得攻击者可以利用1.token地址未经校验，2.?deposit?函数没有放重入机制来对Akropolis进行攻击。攻击流程图如下：

STEP1：

攻击者首先调用?Akropolis.deposit?函数，传递的token地址参数是一个恶意合约地址。函数内部首先计算?balanceBefore1，然后由于攻击者传递进来的token合约地址是攻击者伪造的faketoken，所以Akropolis紧接着调用了?fakeToken.transferFrom?函数。

STEP2:

在?fakeToken.transferFrom?函数中，该合约再次调用?Akropolis.deposit，传递的token地址就是真实的DAI的地址，所以在第二次调用?deposit?的逻辑是一个正常逻辑：攻击者存入一笔DAI，然后Akropolis根据?balanceAfter2-balanceBefore2?为攻击者mint出对应的LPtoken。注意：这里面?balanceBefore2=balanceBefore1。

STEP3:

在step2结束后，交易控制流返回到第一次的deposit之中，注意：这时候Akropolis计算了?balanceAfter1?并且?balanceAfter1=balanceAfter2，然后根据step1中的?balanceBefore1?计算出?balance?之差，再一次给攻击者mint出LPtokens。

虽然在整个交易中攻击者只给?Protocol?传进去一笔约$25k的DAI，但是由于重入的机制，导致的第二次?deposit?之后?balanceBefore1?没有及时更新，使得Akropolis在函数控制流返回到第一次?deposit?函数中的时候以为攻击者又给?Protocol?转移了$25k的DAI。从而给用户再一次mint出对应的LPtokens。

Others

总体而言，攻击者通过重入构造恶意token合约的方式，在仅仅花费$25kDAI的情况下使得Akropolis以为攻击者存入了$50kDAI，最后取出这50kDAI，完成攻击，获利25kDAI。

Step3中我们提到了其实?balanceAfter2?比?balanceAfter1?小1，这个原因是在deposit的后续操作中会将用户传递进来的token注入到?Curve?的池子之中，而?Curve?的合约中会检查?Curve?之中Token的余额变化，如果说池子的余额没有变化，那么?Curve?就会执行?revert。所在faketoken的?transferFrom?函数中一定要往?protocol?之中转一笔钱，不过数量不限。

可以看出在faketoken的?transferFrom?函数中攻击者向?Protocol?转了1个DAI。

0x3.总结

由于Akropolis并没有对用户传递进来的token参数进行校验，加上?deposit?函数没有防重入，导致攻击者利用伪造的tokencontract重入?deposit?函数，从而达到偷天换日，鱼目混珠，使用少量的DAI换出大量的DAI的效果。

BlockSec团队以核心安全技术驱动，长期关注DeFi安全、数字货币反和基于隐私计算的数字资产存管，为DApp项目方提供合约安全和数字资产安全服务。团队发表20多篇顶级安全学术论文(CCS,USENIXSecurity,S&P)，合伙人获得AMiner全球最具影响力的安全和隐私学者称号(2011-2020排名全球第六).研究成果获得中央电视台、新华社和海外媒体的报道。独立发现数十个DeFi安全漏洞和威胁，获得2019年美国美国国立卫生研究院隐私计算比赛(SGX赛道)全球第一名。团队以技术驱动，秉持开放共赢理念，与社区伙伴携手共建安全DeFi生态。

https://www.blocksecteam.com/

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