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前言

區(qū)塊鏈安全咨詢公司 曲速未來 表示：Solidity作為一種用于編寫以太坊智能合約的圖靈完備的語言，除了常見語言特性以外，還提供了調(diào)用/繼承其他合約的功能。在call、delegatecall、callcode三個(gè)函數(shù)來實(shí)現(xiàn)合約之間相互調(diào)用及交互。正是因?yàn)檫@些靈活各種調(diào)用，也導(dǎo)致了這些函數(shù)被合約開發(fā)者“濫用”，甚至“肆無忌憚”提供任意調(diào)用“功能”，導(dǎo)致了各種安全漏洞及風(fēng)險(xiǎn)。

上述代碼就是一個(gè)典型的存在call注入問題直接導(dǎo)致重入漏洞的demo。

2016年7月，The DAO被攻擊者使用重入漏洞取走了所有代幣，損失超過60億，直接導(dǎo)致了eth的硬分叉，影響深遠(yuǎn)。

2017年7月20日，Parity Multisig電子錢包版本1.5 的漏洞被發(fā)現(xiàn)，使得攻擊者從三個(gè)高安全的多重簽名合約中竊取到超過15萬ETH ，其事件原因是由于未做限制的 delegatecall 函數(shù)調(diào)用了合約初始化函數(shù)導(dǎo)致合約擁有者被修改。

2018年6月16日，有人在先知大會(huì)上提到了一種新的攻擊場(chǎng)景——call注?，主要介紹了利用對(duì)call調(diào)用處理不當(dāng)，配合一定的應(yīng)用場(chǎng)景的一種攻擊手段。

接著于 2018年6月20日，ATN代幣團(tuán)隊(duì)發(fā)布《ATN抵御黑客攻擊的報(bào)告》，報(bào)告指出黑客利用call注入攻擊漏洞修改合約擁有者，然后給自己發(fā)行代幣，從而造成 ATN 代幣增發(fā)。

Solidity 的三種調(diào)用函數(shù)

在Solidity中，call函數(shù)簇可以實(shí)現(xiàn)跨合約的函數(shù)調(diào)用功能，其中包括call、delegatecall和callcode三種方式。

以下是Solidity中call函數(shù)簇的調(diào)用模型：

這些函數(shù)提供了靈活的方式與合約進(jìn)行交互，并且可以接受任何長度、任何類型的參數(shù)，其傳入的參數(shù)會(huì)被填充至32字節(jié)最后拼接為一個(gè)字符串序列，由EVM解析執(zhí)行。

在函數(shù)調(diào)用的過程中，Solidity中的內(nèi)置變量msg會(huì)隨著調(diào)用的發(fā)起而改變，msg保存了調(diào)用方的信息包括：調(diào)用發(fā)起的地址，交易金額，被調(diào)用函數(shù)字符序列等。

三種調(diào)用方式的異同點(diǎn)

call: 最常用的調(diào)用方式，調(diào)用后內(nèi)置變量msg的值會(huì)修改為調(diào)用者，執(zhí)行環(huán)境為被調(diào)用者的運(yùn)行環(huán)境(合約的 storage)。

delegatecall: 調(diào)用后內(nèi)置變量msg的值不會(huì)修改為調(diào)用者，但執(zhí)行環(huán)境為調(diào)用者的運(yùn)行環(huán)境。

callcode: 調(diào)用后內(nèi)置變量msg的值會(huì)修改為調(diào)用者，但執(zhí)行環(huán)境為調(diào)用者的運(yùn)行環(huán)境。

delegatecall濫用問題

delegatecall: 調(diào)用后內(nèi)置變量msg的值不會(huì)修改為調(diào)用者，但執(zhí)行環(huán)境為調(diào)用者的運(yùn)行環(huán)境。

原理

在智能合約的開發(fā)過程中，合約的相互調(diào)用是經(jīng)常發(fā)生的。開發(fā)者為了實(shí)現(xiàn)某些功能會(huì)調(diào)用另一個(gè)合約的函數(shù)。比如下面的例子，調(diào)用一個(gè)合約A的test()函數(shù)，這是一個(gè)正常安全的調(diào)用。

但是在實(shí)際開發(fā)過程中，開發(fā)者為了兼顧代碼的靈活性，往往會(huì)有下面這種寫法：

這將引起任意 public 函數(shù)調(diào)用的問題：合約中的delegatecall的調(diào)用地址和調(diào)用的字符序列都由用戶傳入，那么完全可以調(diào)用任意地址的函數(shù)。

除此之外，由于delegatecall的執(zhí)行環(huán)境為調(diào)用者環(huán)境，當(dāng)調(diào)用者和被調(diào)用者有相同變量時(shí)，如果被調(diào)用的函數(shù)對(duì)變量值進(jìn)行修改，那么修改的是調(diào)用者中的變量。

call 安全問題

call: 最常用的調(diào)用方式，調(diào)用后內(nèi)置變量msg的值會(huì)修改為調(diào)用者，執(zhí)行環(huán)境為被調(diào)用者的運(yùn)行環(huán)境。

call注入是一種新的攻擊場(chǎng)景，原因是對(duì)call調(diào)用處理不當(dāng)，配合一定的應(yīng)用場(chǎng)景的一種攻擊手段。

call 注入原理

call 調(diào)用修改 msg.sender 值

通常情況下合約通過call來執(zhí)行來相互調(diào)用執(zhí)行，由于call在相互調(diào)用過程中內(nèi)置變量msg會(huì)隨著調(diào)用方的改變而改變，這就成為了一個(gè)安全隱患，在特定的應(yīng)用場(chǎng)景下將引發(fā)安全問題。

外部用戶通過call函數(shù)再調(diào)用合約函數(shù)：

高度自由的 call 調(diào)用

在某些應(yīng)用場(chǎng)景下，調(diào)用函數(shù)可以由用戶指定；下面是call函數(shù)的調(diào)用方式：

從上面可以看出，call函數(shù)擁有極大的自由度：

1.對(duì)于一個(gè)指定合約地址的call調(diào)用，可以調(diào)用該合約下的任意函數(shù)

2.如果call調(diào)用的合約地址由用戶指定，那么可以調(diào)用任意合約的任意函數(shù)

為了便于理解，可以將智能合約中的call函數(shù)類比為其他語言中的eval函數(shù)，call函數(shù)相當(dāng)于給用戶提供了隨意調(diào)用合約函數(shù)的入口，如果合約中有函數(shù)以msg.sender作為關(guān)鍵變量，那么就會(huì)引發(fā)安全問題。

call 函數(shù)簇調(diào)用自動(dòng)忽略多余參數(shù)

call函數(shù)簇在調(diào)用函數(shù)的過程中，會(huì)自動(dòng)忽略多余的參數(shù)，這又額外增加了call函數(shù)簇調(diào)用的自由度。下面的例子演示call自動(dòng)忽略多余參數(shù)：

例子中test()函數(shù)僅接收一個(gè)uint256的參數(shù)，但在callFunc()中傳入了三個(gè)參數(shù)，由于call自動(dòng)忽略多余參數(shù)，所以成功調(diào)用了test()函數(shù)。

callcode 安全問題

callcode: 調(diào)用后內(nèi)置變量msg的值會(huì)修改為調(diào)用者，但執(zhí)行環(huán)境為調(diào)用者的運(yùn)行環(huán)境。

由于callcode同時(shí)包含了call和delegatecall 的特性，通過上文對(duì)call和delegatecall的安全問題進(jìn)行了分析和舉例，可以得出的結(jié)論是call和delegatecall存在的安全問題將同時(shí)存在于callcode中，這里不再進(jìn)行詳細(xì)的分析。

總結(jié)

針對(duì)文中所提到的安全隱患，區(qū)塊鏈安全咨詢公司 曲速未來 建議：

1.call、callcode、delegatecall調(diào)用的自由度極大，并且call會(huì)發(fā)生msg值的改變，需要謹(jǐn)慎的使用這些底層的函數(shù)；同時(shí)在使用時(shí)，需要對(duì)調(diào)用的合約地址、可調(diào)用的函數(shù)做嚴(yán)格的限制。

2.call與callcode調(diào)用會(huì)改變msg的值，會(huì)修改msg.sender為調(diào)用者合約的地址，所以在合約中不能輕易將合約本身的地址作為可信地址。

3.delegatecall與callcode會(huì)拷貝目標(biāo)代碼到自己的環(huán)境中執(zhí)行，所以調(diào)用的函數(shù)應(yīng)該做嚴(yán)格的限制，避開調(diào)用任意函數(shù)的隱患。

4.智能合約在部署前必須通過嚴(yán)格的審計(jì)和測(cè)試。

本文內(nèi)容由 曲速未來安全咨詢公司編譯，轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明。 曲速未來提供包括主鏈安全、交易所安全、交易所錢包安全、DAPP開發(fā)安全、智能合約開發(fā)安全等相關(guān)區(qū)塊鏈安全咨詢服務(wù)。