以Kadena智能合約為例 簡析如何規避重入攻擊和跨函數攻擊_DIT

在這篇文章中，我們將簡要地解釋重入和跨函數重入之間的區別，以及圖靈不完備性如何能夠防止一些這樣的攻擊。

其中我們將提供一個跨函數重入利用的案例，該案例中Kadena區塊鏈使用的是編程語言Pact，但圖靈不完備性并未防止該惡意利用的發生。

Kadena區塊鏈旨在實現比其他L1鏈更高的可擴展性、安全性和可用性。其開發了一種新的語言用以編寫智能合約：Pact。

這種語言是人類可讀的，且易于形式化驗證，并具備可提高安全性的圖靈不完備性。

這里提到的圖靈不完備性意味著Pact無法做到圖靈完備編程語言（如Solidity或Haskell）所能做到的那些事——看起來好像是個劣勢，但其實智能合約編程，哪怕是最復雜的DeFi協議也很少會需要用到圖靈完備性。

圖靈不完備性最重要的一點是沒有無界遞歸。雖然這確實大大減少了攻擊面，但一些「經典」攻擊是無法被100%避免的，接下來我們就會講述跨函數重入的問題。

Base上的TVL超過1億美元:金色財經報道，數據顯示，Base上的TVL超過1億美元，現報1.14億美元，7天漲幅達91.93%。[2023/8/7 21:28:53]

重入攻擊是非常常見的安全問題。這個問題不僅很難被開發者發現，也很難被審計師審查出其會導致的所有潛在后果。

重入攻擊取決于函數在進行外部調用之前和之后執行的特定任務的順序。

如果一個合約調用了一個不受信任的外部合約，攻擊者可以讓它一次又一次地重復這個函數調用，形成一個遞歸調用。而如果重新輸入的函數執行重要的任務（如更新賬戶的余額），那這可能就會導致災難性的后果。

下方是一個簡化的例子。

我們把易受攻擊的合約稱為unsafe合約，把惡意的合約稱為Attack合約。

1. 攻擊者調用unsafe合約，以將資金轉移到Attack合約中。

2. 收到調用之后，unsafe合約首先檢查攻擊者是否有資金，然后將資金轉移到Attack合約。

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3. 收到資金后，Attack合約執行回退函數，在它能夠更新余額之前回調到不安全的合約，從而重新啟動該過程。

因為這種攻擊是通過無界遞歸調用進行的，所以如果語言不是圖靈完備的，攻擊就不可能進行。

跨函數重入類似于經典的重入攻擊，除了重入的函數與進行外部調用的函數功能不同。這種重入攻擊通常更難被發現——因為在復雜的協議中，組合的可能性太多，無法手動測試每個可能的結果。

加密應用Nebeus發行由VISA支持的借記卡:金色財經報道，加密金融應用Nebeus宣布推出第一張由VISA支持的Nebeus卡，在歐洲市場上都可以使用。Nebeus卡允許用戶消費在Nebeus IBANs上的資金。在其他功能中，客戶能夠收到他們的工資，進行第三方支付。與Nebeus Crypto賬戶連接可為加密貨幣投資轉移資金。[2023/1/12 11:08:35]

這就引出了我們的概念證明：使用Pact語言進行簡單的跨函數重入攻擊。

Pact模塊中的簡單跨函數重入

正如我們在下方代碼片段中看到的，合約中的函數對另一個實現特定接口的合約進行外部調用。這允許重入一個設計好的攻擊合約。Pact中的功能是內置函數，可授予用戶權限來執行敏感任務。以下代碼僅供說明之用，并非取自真實案例合約。

我們將使用的代碼例子包含三個部分：

1. 合約接口

報告：Nomad跨鏈橋事件中有88%的攻擊地址是“模仿者”:8月11日消息，Coinbase在博客文章中對上周Nomad跨鏈橋黑客攻擊事件進行了分析，根據該文章，參與此次攻擊的地址中，88%的地址已被確定為“模仿者”，在8月1日盜取了總價值8800萬美元的代幣。“模仿”方法是原始漏洞利用的變體，該漏洞利用了Nomad智能合約中的一個漏洞，允許用戶從不屬于他們的跨鏈橋中提取資金。模仿者復制相同的代碼，但修改目標代幣、代幣數量和接收地址。就提取的資金總額而言，前兩名黑客是盜取的資金最多。由于wBTC、USDC和wETH代幣在Nomad跨鏈橋中的集中度最高，最初的黑客首先攻擊的是Bridge的wBTC，其次是USDC和wETH。

截至8月9日，從Nomad跨鏈橋合約中被盜的17%的資金已歸還，大部分歸還發生在Nomad跨鏈橋要求于8月3日將資金發送到回收地址后的幾個小時內，而最近幾天的速度比最初發布地址時要慢。34%的被盜資金尚未移動， 49%的被盜資金已從攻擊地址轉入其他地方。[2022/8/11 12:18:05]

用以使主合約與一個惡意的外部模塊進行交互

Arbitrum鏈上去中心化永續DEX GMX Swap累計交易額突破20億美元:金色財經報道，Arbitrum鏈上去中心化永續DEX GMX Swap累計交易額突破20億美元，本文撰寫時為2,218,769,515.01美元，Swap累計交易者數量為45,845個，累計費用收入約為550萬美元。當前GMX價格約為41.35美元，市值達到325,782,893美元。[2022/8/7 12:07:40]

2. 主要模塊

被攻擊的模擬示例合約

首先，數據庫被定義為一個表，其中字符串存儲在具有關聯十進制數的行中。

然后定義了一個能力：CREDIT（在這個示例中始終為真）。這個條件將是credit函數所需要的，但只被with_capability語句中的bad_function內部授予。這意味著直接調用credit會失敗。

現在，函數credit被定義如下：它增加了作為輸入的字符串的余額（小數點）。如果該地址不在表中，它還會創建該條目。

最后，函數bad_function增加了legit_address的余額，但也執行了對符合之前定義的接口的合約的調用，該合約可以作為一個輸入參數提供。函數get-balance允許我們讀取該表格。

3. 用于觸發重入的模塊：

重新進入主模塊，調用credit函數

大致流程如下：

a. 以攻擊合約為參數調用bad_function

b. CREDIT功能被授予

c. “legit_address”的余額增加了10

d. 調用惡意模塊的external_function：因為它仍然具有CREDIT功能，它可以重新進入合約并直接調用credit函數，給 "attacker_address "一個100的余額。

之后，（get-balance "legit_address"）返回10，（get-balance "attacker_address"）返回100。

重入成功。

現在，如果我們不重入調用credit，而是嘗試重入再次調用bad_function，會發生什么？即使第一次調用credit成功，由于重入是在bad_function中，這將是一個遞歸調用且執行將會失敗。

現在，如果我們嘗試直接調用external_function，這將不起作用，因為所需的功能CREDIT沒有被授予。

通過移除無界遞歸，圖靈不完備性可以防止一些重入攻擊的載體。

然而，由于跨函數重入可以在沒有遞歸調用的情況下進行，圖靈不完備性并不能阻止所有此類攻擊載體，因此用戶在與這種語言交互時不應該假設重入不會造成惡劣影響。

重入和跨函數重入是非常常見的安全問題，Web3.0領域也因此發生了一系列規模巨大的攻擊事件。

Pact作為一種智能合約編程語言，極具潛力。

它采取的方法與其他語言如Solidity或Haskell有些不同。Pact并不完全依靠圖靈不完備性來提高安全性；該語言被設計地更容易閱讀、理解和正式驗證。

然而，沒有哪種編程語言能對所有的攻擊載體免疫。因此開發者必須了解他們所使用的語言的獨特功能，并且在部署前對所有項目進行徹底審計。

目前，CertiK的審計及端到端解決方案已覆蓋目前市面上大部分生態系統，并支持幾乎所有主流編程語言，就區塊鏈平臺、數字資產交易平臺、智能合約的安全性等領域為各個生態鏈提供安全技術支持。

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