重入攻擊是什么？Curve池內(nèi)的7000萬美元如何丟的？
近期 Curve 的 Vyper 編譯語言漏洞導(dǎo)致超過 7000 萬美元被盜，此次的漏洞被稱為「重入攻擊」，本文將深入介紹重入攻擊。本文源自 CyberPunkMetalHead 于 Medium 所著文章 《A Deep Dive Into How Curve Pool’s $70 Million Reentrancy Exploit Was Possible》，由 星球日報Odaily 編譯、整理。
近期的 Curve 池漏洞與我們在過去幾年里看到的大多數(shù)加密貨幣黑客事件有所不同，因為與之前的許多漏洞不同，這一次并不直接與智能合約本身的漏洞有關(guān)，而是與它所使用的語言的底層編譯器有關(guān)。
在這里，我們談?wù)摰氖?strong> Vyper：一個面向智能合約的、具有Pythonic風格的編程語言，旨在與以太坊虛擬機（EVM）交互。我對此次漏洞的背后原因非常感興趣，所以我決定深入研究。
隨著這次漏洞的發(fā)展，每天的新聞頭條都在報告新的數(shù)字?，F(xiàn)在看來，情況終于得到了控制，但在此之前已經(jīng)有超過 7000 萬美元被盜。根據(jù) LlamaRisk 的事后評估，截止到今天，有幾個 DeFi 項目的池子也被黑客攻破，包括PEGD 的 pETH/ETH: 1100 萬美元；Metronome 的 msETH/ETH: 340 萬美元；Alchemix 的 alETH/ETH: 2260萬美元；和Curve DAO: 大約2470萬美元。
這次漏洞被稱為重入錯誤，它是在 Vyper 編程語言的某些版本上出現(xiàn)的，特別是 v0.2.15、v0.2.16 和 v0.3.0。因此，使用這些特定版本的 Vyper 的所有項目都可能成為攻擊的目標。
什么是重入（reentrancy）？
為了理解這次漏洞為什么會發(fā)生，我們首先需要了解什么是重入以及它是如何工作的。
如果一個函數(shù)在運行過程中可以被中斷，并且在其之前的調(diào)用完成運行之前可以安全地再次被調(diào)用「重新進入」，則稱該函數(shù)為可重入的?？芍厝牒瘮?shù)在硬件中斷處理、遞歸等應(yīng)用中都有使用。
為了使一個函數(shù)變得可重入，它需要滿足以下條件：
- 它不能使用全局和靜態(tài)數(shù)據(jù)。這只是一種約定，沒有硬性的限制，但如果使用全局數(shù)據(jù)的函數(shù)被中斷和重新啟動，它可能會丟失信息。
- 它不應(yīng)修改自己的代碼。無論函數(shù)何時被中斷，都應(yīng)該能夠以相同的方式運行。這可以管理，但通常不建議這樣做。
- 它不應(yīng)該調(diào)用其他非重入函數(shù)。 重入不應(yīng)與線程安全混淆，盡管它們緊密相關(guān)。一個函數(shù)可以是線程安全的，但仍然不是可重入的。為了避免混淆，重入只涉及到一個線程的運行。這是在沒有多任務(wù)操作系統(tǒng)存在的時代的一個概念。
這里有一個實際的例子：
i = 5
def non_reentrant_function():
return i**5
def reentrant_function(number:int):
return number**5
函數(shù) non_reentrant_function：
- 這個函數(shù)沒有參數(shù)。
- 它直接返回全局變量 i 的五次方。
- 所以當你調(diào)用這個函數(shù)時，它總是返回 5**5，即 3125。
函數(shù) reentrant_function：
- 這個函數(shù)有一個參數(shù) number，是整型。
- 它返回參數(shù) number 的五次方。
- 這意味著你可以給這個函數(shù)傳入任何整數(shù)，并得到這個數(shù)的五次方作為返回值。例如，如果你傳入 2，它會返回 2 的 5 次方 ，即 32。
值得注意的是，許多智能合約函數(shù)都不是可重入的，因為它們訪問如錢包余額之類的全局信息。
什么是鎖（Lock）？
鎖本質(zhì)上是一種線程同步機制，某個進程可以聲稱或「鎖定」另一個進程。
最簡單的鎖類型被稱為二進制信號量。這種鎖為被鎖定的數(shù)據(jù)提供獨占訪問。還有更復(fù)雜的鎖類型，可以提供對讀數(shù)據(jù)的共享訪問。在編程中誤用鎖可能導(dǎo)致死鎖或活鎖，進程持續(xù)互相阻塞，狀態(tài)不斷改變但沒有進展。
編程語言在后臺使用鎖來優(yōu)雅地管理和共享多個子程序之間的狀態(tài)更改。但是，某些語言，如 C# 和 Vyper 允許在代碼中直接使用鎖。
@nonreentrant(‘lock’) def func(): assert not self.locked, “l(fā)ocked” self.locked = True # Do stuff # Release the lock after finishing doing stuff raw_call(msg.sender, b””, value=0) self.locked = False # More code here
在上面的例子中，我們希望確保如果 msg.sender（合約調(diào)用者）是另一個合約，它不會在運行時調(diào)用代碼。如果在 raw_call() 下面還有更多的代碼，而沒有鎖，msg.sender 可能會在我們的函數(shù)運行完畢之前調(diào)用上面的所有代碼。
因此，在 Vyper 中，nonreentrant(‘lock’) 裝飾器是一種控制對函數(shù)的訪問的機制，以防止調(diào)用者在它們完成運行之前反復(fù)運行智能合約函數(shù)。
在許多 DeFi 黑客事件中，通常都是合約開發(fā)者沒有預(yù)見到的智能合約錯誤，一個聰明但惡意的利用者發(fā)現(xiàn)了某些函數(shù)或數(shù)據(jù)暴露的方式中的弱點。但這次的情況獨特之處在于，Curve 的智能合約以及所有其他成為攻擊受害者的池和項目在代碼本身中都沒有已知的漏洞。合約是穩(wěn)固的。
nonreentrant(‘lock’)是存在的。
由于 Vyper 語言在處理重入鎖的方式上出現(xiàn)了問題，導(dǎo)致了這個問題的發(fā)生。所以，合約創(chuàng)建者可能部署了看似合理的代碼，但由于編譯器沒有正確處理鎖，使得攻擊者能夠利用這個有缺陷的鎖進行利用，導(dǎo)致合約行為出現(xiàn)意料之外的結(jié)果。
讓我們看看真正受到重入攻擊的合約。注意 @nonreentrant(‘lock’) 修飾符嗎？通常情況下，這應(yīng)該可以防止重入，但實際上并未能防止。攻擊者能夠在函數(shù)返回結(jié)果之前反復(fù)調(diào)用 remove_liquidity()。
@nonreentrant(‘lock’) def remove_liquidity( _burn_amount: uint256, _min_amounts: uint256[N_COINS], _receiver: address = msg.sender ) -> uint256[N_COINS]: “”” @notice Withdraw coins from the pool @dev Withdrawal amounts are based on current deposit ratios @param _burn_amount Quantity of LP tokens to burn in the withdrawal @param _min_amounts Minimum amounts of underlying coins to receive @param _receiver Address that receives the withdrawn coins @return List of amounts of coins that were withdrawn “”” total_supply: uint256 = self.totalSupply amounts: uint256[N_COINS] = empty(uint256[N_COINS]) for i in range(N_COINS): old_balance: uint256 = self.balances[i] value: uint256 = old_balance * _burn_amount / total_supply assert value >= _min_amounts[i], “Withdrawal resulted in fewer coins than expected” self.balances[i] = old_balance – value amounts[i] = value if i == 0: raw_call(_receiver, b””, value=value) else: response: Bytes[32] = raw_call( self.coins[1], concat( method_id(“transfer(address,uint256)”), convert(_receiver, bytes32), convert(value, bytes32), ), max_outsize=32, ) if len(response) > 0: assert convert(response, bool) total_supply -= _burn_amount self.balanceOf[msg.sender] -= _burn_amount self.totalSupply = total_supply log Transfer(msg.sender, ZERO_ADDRESS, _burn_amount) log RemoveLiquidity(msg.sender, amounts, empty(uint256[N_COINS]), total_supply) return amounts
這是如何被利用的？
到目前為止，我們知道重入攻擊是一種反復(fù)調(diào)用智能合約中的某個函數(shù)的方法。但這是如何導(dǎo)致資金被盜和在Curve 攻擊中損失 7000 萬美元的呢？
注意智能合約末尾的 self.balanceOf[msg.sender] -= _burn_amount 嗎？這告訴智能合約池中 msg.sender 的流動性，減去燃燒費。接下來的代碼行為 message.sender 調(diào)用 transfer()。
因此，一個惡意合約可以在金額更新之前不斷地調(diào)用提現(xiàn)，幾乎讓他們可以選擇提取池中的所有流動性。
這樣的攻擊通常的流程是這樣的：
- 易受攻擊的合約有 10 個 eth。
- 攻擊者調(diào)用存款并存入 1 個 eth。
- 攻擊者調(diào)用提現(xiàn) 1 個 eth，此時提現(xiàn)函數(shù)運行一些檢查：
- 攻擊者的帳戶中是否有 1 個 eth？是的。
- 將 1 個 eth 轉(zhuǎn)移到惡意合約。注意：合約的余額尚未更改，因為該函數(shù)仍在運行。
- 攻擊者再次調(diào)用提現(xiàn) 1 個 eth。（重新入場）
- 攻擊者的帳戶中是否有 1 個 eth？是的。
這將重復(fù)，直到池中沒有更多的流動性。
Vyper 語言中的這個問題已經(jīng)被修復(fù)，在 0.3.0 版本之后不再存在。如果您是開發(fā)人員，或使用 Vyper 的 Web3 組織，請確保立即更新您的版本。
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