【链安科技】EOS资产Asset乘法运算溢出漏洞

综述

asset是EOS官方头文件中提供的用来代表货币资产（如官方货币EOS或自己发布的其它货币单位）的一个结构体。在使用asset进行乘法运算（operator *=）时，由于官方代码的bug，导致其中的溢出检测无效化。造成的结果是，如果开发者在智能合约中使用了asset乘法运算，则存在发生溢出的风险。

漏洞细节

问题代码存在于contracts/eosiolib/asset.hpp:

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可以看到，这里官方代码一共有3处检查，用来防范溢出的发生。不幸的是，这三处检查没有一处能真正起到作用。

首先我们来看检查(2)和(3)，比较明显，它们是用来检查乘法的结果是否在合法取值范围[-max_amouont, max_amount]之内。这里的问题是他们错误地被放置在了amouont *= a这句代码之前，正确的做法是将它们放到amouont *= a之后，因为它的目的是检测运算结果的合法性。正确的代码顺序应该是这样：

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下面来看检测(1)，这是一个非常重要的检测，目的是确保两点：

1.乘法结果没有导致符号改变（如两个正整数相乘，结果变成了负数）

2.乘法结果没有溢出64位符号数（如两个非零正整数数相乘，结果比其中任意一个都小）

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这里的问题非常隐晦，直接看C++源代码其实看不出什么问题。但是我们要知道，EOS的智能合约最终是编译成webassembly字节码文件来执行的，让我们来看看编译后的字节码长什么样子：

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上述字节码对应于源码中的：

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这个结果让我们非常吃惊，应为很明显，生成的字节码代表的含义是：

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相当于说这个assert的条件变成了永远是true，这里面的溢出检测就这样凭空消失了！！！

根据我们的经验，会发生这样的问题，很可能是编译器优化导致的。于是我们查看了一下官方提供的编译脚本（eosiocpp）：

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可以看到它是调用clang进行编译的，并且默认开启了编译器优化，优化级别是O3，比较激进的一个级别。

我们尝试关闭编译器优化（使用-O0），然后重新编译相同的代码，这次得到的对应字节码如下：

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可以看到这次生成的字节码中完整保留了溢出检测的逻辑，至此我们可以确定这个问题是编译器优化造成的。

为什么编译器优化会导致这样的后果呢？这是因为在下面的语句中，amount和a的类型都是有符号整数:

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在C/C++标准中，有符号整数的溢出属于“未定义行为（undefined behavior）”。当出现未定义行为时，程序的行为是不确定的。所以当一些编译器（包括gcc，clang）做优化时，不会去考虑出现未定义行为的情况（因为一旦出现未定义行为，整个程序就处于为定义状态了，所以程序员需要自己在代码中去避免未定义行为）。简单来讲，在这个例子里面，clang在做优化时不会去考虑以下乘法出现溢出的情况：

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那么在不考虑上面乘法溢出的前提下，下面的表达式将永远为true:

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于是一旦打开编译器优化，整个表达式就直接被优化掉了。

漏洞的危害

由于asset乘法中所有的三处检测通通无效，当合约中使用asset乘法时，将会面临所有可能类型的溢出，包括：

1. a > 0, b > 0, a * b < 0
2. a > 0, b > 0, a * b < a
3. a * b > max_amount
4. a * b < -max_amount

响应建议

对于EOS开发者，如果您的智能合约中使用到了asset的乘法操作，我们建议您更新对应的代码并重新编译您的合约。因为像asset这样的工具代码是静态编译进合约中的，必须重新编译才能解决其中的安全隐患。

同时，我们也建议各位EOS开发者重视合约中的溢出问题，在编写代码时提高安全意识，避免造成不必要的损失。

本文转载自《Asset乘法运算溢出漏洞》，已获得原作者授权