以Kadena智能合約為例 簡析如何規避重入攻擊和跨函數攻擊_CRE

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。

事件簡介

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。

SwellNetwork已上線Voyage空投活動，并將分配5000萬枚SWELL:6月1日消息，以太坊質押協議 Swell Network 已上線 Voyage 空投計劃，并將分配 5000 萬枚 SWELL（5%），用戶現在可通過抵押 swETH 和提供流動性來收集珍珠（pearls），然后在今年晚些時候的代幣生成活動（Token Generation Event，TGE）上兌換成 SWELL。[2023/6/1 11:52:08]

經典重入攻擊

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，那這可能就會導致災難性的后果。

元宇宙輔助設備開發公司SenseGlove完成325萬歐元A輪融資:金色財經報道，元宇宙輔助設備開發公司SenseGlove宣布完成325萬歐元A輪融資，包括Forward.One和Value Creation Capital在內的多家國際投資者參投，截止目前該公司的融資總金額達到550萬歐元。新資金將用于該公司開發支持元宇宙體驗的SenseGlove Nova觸覺手套，用戶可以在元宇宙中感受虛擬物體的大小、剛度和沖擊感來訓練肌肉記憶。（cryptosaurus）[2023/4/22 14:19:21]

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。

Meta宣布將裁員11000人，約團隊規模13%:11月9日消息，Meta的扎克伯格對公司的部分高管表示，Meta將于星期三早間開始裁員。目前，Meta宣布了此輪裁員的人數，為11000人，約為Meta團隊規模的13%。[2022/11/9 12:38:50]

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

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。

SPACE ID：.bnb域名將于9月13日13時開啟公開注冊:9月5日消息，全鏈域名服務商SPACEID發文宣布，.bnb域名將于北京時間9月13日13時開啟公開注冊。同時將于9月7日13時開始向公眾舉行為期5天的上線發布會。[2022/9/6 13:10:19]

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

MetaFinance將調整經濟模型，賦能生態內產品:據官方消息，調整MetaFinance經濟模型的社區投票已經以99.6%的支持率通過，MFI重新分配到生態內的多個產品中。MetaPool挖礦占總量70.54%，持續至2024年；5.95%的MFI分配至收益聚合器MetaTrigger；總量12.79%的MFI將被永久銷毀。Meta Trigger是Meta Finance旗下的收益聚合器，通過最優池策略和自動復投，幫助用戶提高收益率。MetaTrigger將于6月上線BNBChain主網。[2022/5/24 3:38:01]

用以使主合約與一個惡意的外部模塊進行交互

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。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。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，返回10，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。

寫在最后

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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