撰文：Chen?Bo?Yu、Hsu?Tzu?Hsiu
智能合约基础介绍
在探讨智能合约漏洞解析之前，我们先从一个基本的范例来了解一个智能合约会具备哪些元素。
●?变数：即此范例中的balances，在这个合约中负责存储使用者地址在合约中对应的存款余额
●?函数：即此范例中的getBalance，使用者呼叫此函数时，会回传使用者在合约中的存款余额
●?接收函数：即此范例中的receive，这是一个内建的函数。当合约收到使用者传入ETH且无呼叫其他函示时会触发，此范例在触发接收函数时，会变更变数balances的状态，而函数中的msg.sender代表的是交易的发送者地址
●?回退函数：即此范例中的fallback，这也是一个内建的函数。当使用者呼叫了不存在的函数时触发，可以理解为例外处理函数。在此范例中，触发时把交易回退，亦即让交易失效。
常见漏洞解析
了解问题发生的原因，并且归纳问题的类别可以帮助我们更好的防范。DASP收录了十种智能合约漏洞，下面我们整理了其中最常见的合约漏洞以及新型态的攻击模式。
1.重入漏洞
研报：识别“具有系统重要性”的区块链银行的协议可以预防市场崩溃:金色财经报道，泰国Chulalongkorn 大学研究员 Kanis Saengchote 最近开发了一个框架，用于识别和衡量去中心化金融（DeFi）机构的系统性风险。
新协议称为全球系统重要性协议（G-SIP），这是一个识别和衡量“全球系统重要性银行”（G-SIB）的系统。使国际清算银行能够发现弱点并制定标准，从而更好地防止损失。Saengchote 的研究论文详细介绍了一种方法，通过该方法可以将类似的标准应用于论文中所说的“区块链银行”，即在区块链上运行的任何 DeFi 协议。[2023/8/3 16:15:07]
重入漏洞是最著名的智能合约漏洞，先前提到TheDAO事件中也是为此原因而被骇客攻击，该漏洞原理是通过循环调用一个函数而达到攻击目的。
这边展示的是一个简单的提款函数，让使用者可以根据合约里的余额取走存款。可以注意到的是，当这个函数的调用者为一智能合约的时候，提款操作将会触发该智能合约的receive函数，并把剩余的gas传入。而此时还未把使用者在原先智能合约中记录的余额归零，攻击者即可在receive函数里再次调用withdrawBalance函数，并通过余额状态尚未修改的漏洞达到重复取款的目的，直到gas耗尽或合约被掏空。
研报：2030年全球区块链消息传递应用市场规模预计将超过5亿美元:2月1日消息，据市场研究机构Grand View Research发布的最新报告内容显示，该机构认为到2030年，全球基于区块链的消息传递应用程序市场规模预计将达到 5.365 亿美元。据悉，2021年时，区块链消息应用的市场估值约为2220万美元，由北美市场占据主导地位；该报告预测显示，亚太地区区块链消息应用市场将实现快速增长。
该报告强调了用户对隐私和安全的日益关注，是用户选择采用基于区块链的消息传递应用程序的主要原因。[2023/2/1 11:41:43]
攻击流程图展示
防范方式也很简单，只要先把智能合约纪录的余额做清空，再做转帐动作，即可避免攻击发生。
2.整数溢位漏洞
在以太坊智能合约中，uint256是常见的整数型别，这意味着此变数可以储存的整数范围为0～2^256-1，存储上限大约是一个78位数的值，你可能会觉得这个数已经够大了，但它仍然可被用来达成溢位，也就是说当一个变数的值为2^256-1，而对这个变数的值又再进行加一的操作时，他的值会因为超过存储上限而变为0。要避免此漏洞，我们需要在整数运算前针对整数的范围去做检查，并在侦测到溢位运算时即时抛出异常。
动态 | 灰度研报：超三分之一的美国投资者会考虑投资比特币:Grayscale Investments（灰度投资）今天发布了“比特币：2019年投资者研究报告”，首次对散户投资者的兴趣、观念和关于投资比特币的误解进行调查。该研究由金融市场研究公司Q8完成。报告显示。超过三分之一（36%）的美国投资者会考虑投资比特币，这代表了一个拥有超2100万投资者的潜在市场。（Globe Newswire）[2019/7/25]
3.阻断服务攻击
智能合约服务中断是一个严重的问题，因为有些漏洞造成的服务中断是永久性的，无法恢复。攻击原理包括了：意外执行SELFDESTRUCT指令、访问控制权限出错、Gaslimit达到区块上限使合约无法正常运作、以及我们这边展示的利用异常抛出，造成合约永久性瘫痪。
这是一个简单的拍卖合约示例，出价高者可以成为currentLeader，并记录该次竞标出价为highestBid，同时把先前的出价金额还给前一个竞标领先者。攻击者可以部署一个智能合约，在正常出价后让该合约成为currentLeader，并在合约内负责收款的receive函数中使用revert函数来抛出异常，让交易失效。当其他使用者想出价竞标时，会因为合约无法转钱给currentLeader，而造成交易失败，拍卖合约的功能也因此永久失效，攻击者得以赢下此次的拍卖竞标。
大摩研报：加密货币的兴起可能改变央行应对金融危机的方式:摩根士丹利分析师Sheena Shah及其团队近期发布的研报分析了央行使用加密货币的几个可能的领域，其中最引人注目的潜在应用领域为货币政策领域。报告称，各国央行可以使用加密货币，以便在未来一旦发生金融危机时能够激进地降低利率，减轻危机的影响：“理论上，一个100%数字化的货币系统可以允许出现更低的负利率”。[2018/5/15]
攻击者合约示例
4.?Txorigin漏洞攻击
当开发者利用solidity中内建的tx.origin变数来验证权限时，会让攻击者有攻击的机会。在进入示例之前，须先了解tx.origin返回的是原始发送交易的地址，而msg.sender返回的是当前交易的发送者。以下示意图情景为：
用户A呼叫了合约B内部的函数，并在函数内又再呼叫了合约C。可以观察tx.origin与msg.sender的差异。
芝商所研报：比特币供应严重欠缺弹性，无弹性供应将导致波动加剧:芝商所经济学家Blu Putnam、Erik Norland发布最新研报称，比特币供应严重欠缺弹性，而且与商品一样，无弹性供应将导致波动加剧；比特币算法问题的“难度”与其价格形成反馈环路，“难度”是左右价格的主要因素，但价格也会影响“难度”；交易量可能影响价格走势，交易成本上升对比特币来说意味着风险。[2018/5/8]
接下来来看看实际的攻击场景，上图智能合约中的sendTo函数必须符合tx.origin与owner相等的条件才会被执行，但是攻击者可以通过下图的智能合约，利用上述提过tx.origin与msg.sender的差异，巧妙地绕过验证，并触发sendTo函数。具体细节是当攻击者诱导上图合约的owner去触发了下图合约的fallback函数时，若攻击合约在fallback函数内去调用sendTo函数，就可以得到owner的权限去执行。
5.未适当处理externalcall的回传值
在智能合约中，使用到低层级调用函数指令时，如：address.call()、address.callcode()、address.delegatecall()?和address.send()等等，如果调用失败并不会抛出异常，仅会回传调用结果的布林值，合约将能继续往下执行。若未对调用结果的回传值做检查，可能将会使智能合约无法正常运作。
我们以一个简单的取款函数作为示例，当使用一合约呼叫上图的withdraw函数，且若该合约不能接收ETH转入时，会造成呼叫方无法收到ETH，但因合约会继续往下执行，导致其在合约中balances的状态纪录被改变。修正写法如下：
6.?短地址攻击
此攻击手法大多出现在ERC-20智能合约中，须先了解到，当我们呼叫一个函数时，在EVM里实际上是在解析一堆ABI字符。而一般ERC-20标准的代币都会实现用来转帐的transfer函数，当我们调用transfer函数时，交易的调用内容由3个部分组成：
●4字节，函数名的哈希值，例如：a9059cbb
●32字节，以太坊地址，例如：
00000000000000000000000011223344556677889900aabbccddeeff11223344
●32字节，代表需要转送的代币数量：
0000000000000000000000000000000000000000000000000de0b6b3a7640000
若攻击者地址为：0x1234567890123456789012345678901234567800，且在呼叫transfer时刻意舍去尾数零，若合约内没有对内容格式做检查，EVM读取时会从第三个参数的高位拿00来补充，这将造成实际想要转送的代币数量缺少一个字节，即向左移位了8个比特，数值瞬间扩大256倍，攻击者成功盗取代币合约中的代币。
7.闪电贷攻击
闪电贷，顾名思义就是快速贷款，那这个速度有多快呢？官方的解释是，贷款发行和偿还的交易必须在以太坊上同一个区块内完成。可以说闪电贷是一种借助于区块链技术的颠覆式创新，它与传统的借贷有两个主要的差别，一个是它无需抵押品，第二个是它要求要在执行借出的同一笔交易中执行还款操作，因此对于出借资金的那方来说是不用承担违约风险的，因为只有当区块链上借贷方执行的借出与还款操作都确实被执行了，这笔交易才有效。也就是说我们可以设计一个智能合约来借出资金，接着执行一些资金操作，最后在将资金归还，而这些操作都会在同一笔交易中完成。这就给黑客们带来了利用闪电贷发动攻击的机会，因为它大大的降低了黑客的攻击成本，近期在DeFi领域的多数攻击都是使用闪电贷来实现，主要都是黑客通过借出的巨额资金来对协议制造价差并从中套利，还款后再带着不当获利逃之夭夭。我们从bZx攻击事件来了解黑客的攻击思路：
1.?黑客通过闪电贷从去中心化数字资产衍生交易平台dYdX借出了一万枚ETH
2.?使用其中的5000枚ETH抵押在去中心化借贷平台Compound以借出112枚wBTC
3.?剩下的的5000枚ETH到去中心化借贷平台bZx上开了wBTC的空单
4.?用借出的112枚wBTC到去中心化交易所Uniswap砸盘，让wBTC价格快速下跌
这一系列操作让黑客在bZx上开的空单仓位大赚，接着归还闪电贷借出的一万枚ETH，并在这个过程中获得了价值35万美元的收益。此次攻击的主要原因是因为Uniswap的价格的剧烈变化最终导致资产的损失，这本该是正常的市场行为，但是黑客通过恶意操纵市场，使项目方造成损失。bZx合约被操纵一事，开始让闪电贷进入了更多开发者的视线，一方面许多聪明的开发者开发出了全新的去中心化金融应用，同时也让开发者更为警惕可能的逻辑攻击。
结论
智能合约的运作为被动的，所有的合约动作均须由使用者发起交易、呼叫合约中的函数函数才会执行动作，而合约执行基于区块链的特性是不可逆的，且当合约部署上区块链后，所有资料都是公开透明的，即便代码不开源，也可利用反组译工具回推合约内容。因此，开发者需熟悉漏洞原理并避免之，使用者也应了解合约安全议题，维护自身权益。
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