深入理解重入攻击漏洞

摘要：重入攻击本质上与编程里的递归调用类似，当合约将以太币发送到未知地址时就可能会发生，威胁以太坊智能合约的安全性。知道创宇区块链安全实验室?从转账方法、fallback函数、漏洞代码、源码分析四个方面入手，深入分析攻击原因，详解?The?DAO事件。

前言

智能合约的概念于1995年由NickSzabo首次提出，它是一种旨在以信息化方式传播、验证或执行合同的计算机协议，它允许在没有第三方的情况下进行可信交易，这些交易可追踪且不可逆转。

然而智能合约也并非是安全的，其中?重入(Re-Entrance)攻击?漏洞是以太坊中的攻击方式之一，早在2016年就因为TheDAO事件而造成了以太坊的硬分叉。

漏洞概述

在以太坊中，智能合约能够调用其他外部合约的代码，由于智能合约可以调用外部合约或者发送以太币，这些操作需要合约提交外部的调用，所以这些合约外部的调用就可以被攻击者利用造成攻击劫持，使得被攻击合约在任意位置重新执行，绕过原代码中的限制条件，从而发生重入攻击。重入攻击本质上与编程里的递归调用类似，所以当合约将以太币发送到未知地址时就可能会发生。

简单的来说，发生重入攻击漏洞的条件有2个：

调用了外部的合约且该合约是不安全的

外部合约的函数调用早于状态变量的修改

下面给出一个简单的代码片段示例：

上述代码片段就是最简单的提款操作，接下来会给大家详细分析重入攻击造成的原因。

漏洞分析

在正式的分析重入攻击之前，我们先来介绍几个重点知识。

转账方法

由于重入攻击会发送在转账操作时，而Solidity中常用的转账方法为

上海：深入应用区块链提升在线跨境结算功能:金色财经报道，上海市人民政府今日印发《关于本市加快发展外贸新业态新模式的实施意见》，其中指出将探索区块链技术在贸易细分领域中的应用，建设数字贸易交易促进平台，深入应用区块链、大数据技术，提升在线跨境结算功能。[2021/10/15 20:32:30]

<address>.transfer()，<address>.send()和<address>.gas().call.vale()()，下面对这3种转账方法进行说明：

<address>.transfer()：只会发送2300gas进行调用，当发送失败时会通过throw来进行回滚操作，从而防止了重入攻击。

<address>.send()：只会发送2300gas进行调用，当发送失败时会返回布尔值false，从而防止了重入攻击。

<address>.gas().call.vale()()：在调用时会发送所有的gas，当发送失败时会返回布尔值false，不能有效的防止重入攻击。

fallback函数

接着我们来讲解下fallback回退函数。

回退函数(fallbackfunction)：回退函数是每个合约中有且仅有一个没有名字的函数，并且该函数无参数，无返回值，如下所示：

function()publicpayable{???

???...

}

回退函数在以下几种情况中被执行：

调用合约时没有匹配到任何一个函数；

没有传数据；

智能合约收到以太币。

漏洞代码

下面的代码就是存在重入攻击的，实现的是一个类似于公共钱包的合约，所有的用户都可以使用deposit()存款到Reentrance合约中，也可以从Reentrance合约中使用withdraw()进行提款，当然了所有人也可以使用balanceof()查询自己或者其他人在该合约中的余额。

声音 | 物美集团创始人张文中：区块链仅靠热度不能解决问题 须针对场景做深入开发:物美集团创始人张文中近日在接受采访时表示，新技术对现有技术企业都会有比较大的影响。比如，最近大家谈论比较多的区块链对企业影响是必然的。但我们也应该清醒认识到，区块链仅靠热度不能解决问题，它必须针对所面对的场景做深入开发和挖掘，比如在食品追溯方面，如果能够追溯源头，这也能助力实体企业转型。（联商网）[2019/11/6]

首先使用一个账户(0x5B38Da6a701c568545dCfcB03FcB875f56beddC4)扮演受害者，将该合约在RemixIDE?点击Deploy按钮进行部署。

在部署合约成功后在VALUE设置框中填写5，将单位改成ether，点击deposit存入5个以太币。

点击wallet查看该合约的余额，发现余额为5ether，说明我们的存款成功。

动态 | 未来区块链等金融科技在农村金融领域的应用将会持续深入推广:据中国金融新闻网消息，日前，央行等五部委联合发布《关于金融服务乡村振兴的指导意见》（以下简称《指导意见》），其中，在强化金融产品和服务方式创新方面，鼓励推动新技术的运用。业内人士认为，未来金融科技在农村金融领域的应用将继续深入推广。正如上述《指导意见》提出，积极运用大数据、区块链等技术，提高涉农信贷风险的识别、监控、预警和处置水平；鼓励开发针对农村电商的专属贷款产品和小额支付结算功能，打通农村电商资金链条等。[2019/2/16]

而下面的代码则是针对上面存在漏洞的合约进行的攻击：

使用另外一个账户(0xAb8483F64d9C6d1EcF9b849Ae677dD3315835cb2)扮演攻击者，复制存在漏洞的合约地址到Deploy的设置框内，点击Deploy部署上面的攻击合约。

部署成功后先调用wallet()函数查看攻击合约的余额为0。

动态 | SAP与苏宁将在区块链等领域开展深入研究:在“第9届中德经济技术合作论坛”上，中国国务院总理李克强与德国总理默克尔，共同见证了SAP与苏宁控股集团的战略合作签约。根据合作协议，未来，双方将联合开展技术创新和行业实践，在人工智能、机器学习、区块链、物联网等领域开展课题研究，共同促进数字经济发展。[2018/7/10]

攻击者先存款1ether到漏洞合约中，这里设置VALUE为1ether，之后点击攻击合约的deposit进行存款。

再次调用合约的wallet函数查看漏洞合约的余额，发现已经变成了6ether。

攻击者(0xAb8483F64d9C6d1EcF9b849Ae677dD3315835cb2)调用攻击合约的attack函数模拟攻击，之后调用被攻击合约的wallet函数去查看合约的余额，发现已经归零，此时回到攻击合约查看余额，发现被攻击合约中的6ether已经全部提款到了攻击者合约中，这就造成了重入攻击。

西安高新区：聚焦区块链等技术，深入实施“金融创新攻坚大行动”:据西安日报报道，西安高新区今年将全面实施八大行动。西安市将深入实施“金融创新攻坚大行动”，聚焦区块链、人工智能和大数据等金融科技热点，形成“一带两港一基地”金融产业发展新格局。[2018/5/2]

源码分析

上面讲解了如何进行重入攻击已经漏洞原因，这里梳理了漏洞源码和攻击的步骤，列出了关键代码。

相关案例

2016年6月17日，TheDAO项目遭到了重入攻击，导致了300多万个以太币被从TheDAO资产池中分离出来，而攻击者利用TheDAO智能合约中的splitDAO()函数重复利用自己的DAO资产进行重入攻击，不断的从TheDAO项目的资产池中将DAO资产分离出来并转移到自己的账户中。

下列代码为splitDAO()函数中的部分代码，源代码在TokenCreation.sol中，它会将代币从theparentDAO转移到thechildDAO中。平衡数组uintfundsToBeMoved=(balances*p.splitData.splitBalance)?/p.splitData.totalSupply决定了要转移的代币数量。

下面的代码则是进行提款奖励操作，每次攻击者调用这项功能时p.splitData都是一样的，并且p.splitData.totalSupply与balances的值由于函数顺序问题，发生在了转账操作之后，并没有被更新。

paidOut+=reward更新状态变量放在了问题代码payOut函数调用之后。

对_recipient发出.call.value调用，转账_amount个Wei，.call.value调用默认会使用当前剩余的所有gas。

解决办法

通过上面对重入攻击的分析，我们可以发现重入攻击漏洞的重点在于使用了fallback等函数回调自己造成递归调用进行循环转账操作，所以针对重入攻击漏洞的解决办法有以下几种。

使用其他转账函数

在进行以太币转账发送给外部地址时使用Solidity内置的transfer()函数，因为transfer()转账时只会发送2300gas进行调用，这将不足以调用另一份合约，使用transfer()重写原合约的withdraw()如下：

先修改状态变量

这种方式就是确保状态变量的修改要早于转账操作，即Solidity官方推荐的检查-生效-交互模式(checks-effects-interactions)。

使用互斥锁

互斥锁就是添加一个在代码执行过程中锁定合约的状态变量以防止重入攻击。

使用?OpenZeppelin官方库

OpenZeppelin官方库中有一个专门针对重入攻击的安全合约：

https://github.com/OpenZeppelin/openzeppelin-contracts/blob/master/contracts/security/ReentrancyGuard.sol

参考文献

1.以太坊的几次硬分叉：

https://zhuanlan.zhihu.com/p/111446792

2.以太坊智能合约安全漏洞(1)：重入攻击：

https://blog.csdn.net/henrynote/article/details/82119116

3.?区块链的那些事—THEDAO攻击事件源码分析：

https://blog.csdn.net/Fly_hps/article/details/83095036

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