原文標(biāo)題：《關(guān)于去中心化金融（DeFi）區(qū)塊鏈智能合約漏洞的探索》

區(qū)塊鏈?zhǔn)且环N新型的分布式系統(tǒng)體系，它使用 P2P 對(duì)等網(wǎng)絡(luò)通信，區(qū)塊存儲(chǔ)，分布式算法共識(shí)和加密算法來(lái)防止篡改。從本質(zhì)上講，區(qū)塊鏈可以看作是由所有網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)共同維護(hù)的分布式數(shù)據(jù)庫(kù)。與傳統(tǒng)的分布式數(shù)據(jù)庫(kù)相比，區(qū)塊鏈由于具有完整的數(shù)據(jù)備份，開(kāi)放透明的網(wǎng)絡(luò)，無(wú)法篡改，完整的信息可追溯性和弱信任模型，因此更適合對(duì)分散式信任有明確要求的應(yīng)用場(chǎng)景。特別是典型的區(qū)塊鏈應(yīng)用場(chǎng)景包括數(shù)字支付，產(chǎn)品可追溯性，版權(quán)保護(hù)，供應(yīng)鏈財(cái)務(wù)等。在區(qū)塊鏈系統(tǒng)中，智能合約在實(shí)施分散式應(yīng)用部署和擴(kuò)展應(yīng)用的功能方面發(fā)揮著極其重要的作用。區(qū)塊鏈系統(tǒng)與傳統(tǒng)應(yīng)用程序相比，在區(qū)塊鏈系統(tǒng)架構(gòu)上運(yùn)行的智能合約具有開(kāi)放性和透明性，執(zhí)行性，不可篡改且不依賴第三方的特點(diǎn)，可以滿足各種去中心化應(yīng)用場(chǎng)景的需求，包括近年來(lái)發(fā)展迅速的去中心化金融（DeFi）項(xiàng)目。

(資料圖)

截至 2021 年 1 月 15 日，去中心化金融（DeFi）以超過(guò) 45 億美元的資本成為了成功的金融范例，它利用基于區(qū)塊鏈的智能合約來(lái)確保其完整性和安全性，。去中心化金融是一個(gè)新的發(fā)展領(lǐng)域，用于交換，借出或借用令牌。通常，這些指令由智能合約（而不是單個(gè)集中的法人或個(gè)人）調(diào)節(jié)和 / 或由多方，分散式治理機(jī)制（例如 DAO）控制的「收益」或收入流。去中心化金融（DeFi）—在現(xiàn)有區(qū)塊鏈平臺(tái)之上逐漸興起。這個(gè)新領(lǐng)域的組成部分包括那些與貸款，資產(chǎn)交易和衍生品市場(chǎng)有關(guān)的部分。作為去中心化的應(yīng)用，智能合約管理著大量的數(shù)字資產(chǎn)，從而也使其容易受到各種攻擊。

本文將從三個(gè)維度具體闡述了智能合約安全性問(wèn)題：首先，由于以太坊體系結(jié)構(gòu)每一層的漏洞導(dǎo)致的智能合約安全性。其次，也會(huì)探討 DeFi 和智能合約近期出現(xiàn)的各種攻擊。最后還將探討現(xiàn)有的可行性工具以及來(lái)其他的有效實(shí)踐如何最大限度地減少此類(lèi)攻擊。

以太坊架構(gòu)不同層的智能合約漏洞以太坊架構(gòu)概述

在探討智能合約漏洞之前，我們先簡(jiǎn)單概述下有關(guān)以太坊智能合約架構(gòu)。

區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)能部署并自動(dòng)執(zhí)行編程腳本任務(wù)。這些程序稱為智能合約，用于定義在交易期間調(diào)用的自定義功能和規(guī)則。基于智能合約的區(qū)塊鏈技術(shù)已被應(yīng)用到各種行業(yè)中，例如金融，供應(yīng)鏈管理，醫(yī)療保健能源和政府服務(wù)。只有特定的區(qū)塊鏈平臺(tái)支持智能合約：以太坊是第一個(gè)支持智能合約的。其他區(qū)塊鏈平臺(tái)（例如 EOS，Lisk，比特幣和 Hyperledger Fabric）兼容于部署和執(zhí)行智能合約。一種稱為 Solidity 的腳本類(lèi)型語(yǔ)言用于在以太坊平臺(tái)中開(kāi)發(fā)智能合約。在這一部分中，我們介紹了以太坊平臺(tái)上智能合約實(shí)施的相關(guān)安全漏洞。智能合約可以持有和管理相應(yīng)的功能 Credit （地址）{可能價(jià)值數(shù)千美元的大量虛擬貨幣。因此，對(duì)手不斷嘗試操縱智能合約的執(zhí)行以支持其活動(dòng)。本質(zhì)上，智能合約在分布式和無(wú)權(quán)限網(wǎng)絡(luò)上運(yùn)行，該網(wǎng)絡(luò)繼承了許多漏洞。在傳統(tǒng)的系統(tǒng)中，可以重新開(kāi)發(fā)或修補(bǔ)這一小部分的中心化應(yīng)用程序。

相反，在去中心化的區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中，除非采取極端措施，否則無(wú)法在實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)中修改或升級(jí)已部署的智能合約。智能合約的一成不變特征是其安全方面的優(yōu)勢(shì)也是劣勢(shì)。由于這種不變性，黑客無(wú)法為自己的利益進(jìn)行更改或修改合約。但是，部署后開(kāi)發(fā)人員也無(wú)法修改智能合約應(yīng)用程序。他們可以取消或終止合約并創(chuàng)建新的智能合約，然后再次部署它。因此，出于安全性考慮，在部署智能合約之前，應(yīng)對(duì)智能合約進(jìn)行大范圍的測(cè)試。我們重點(diǎn)介紹了以太坊智能合約架構(gòu)的基本構(gòu)建模塊，如圖 1 所示，其中包括以太坊的架構(gòu)。

圖 1: 用于運(yùn)行以太坊區(qū)塊鏈的環(huán)境是通過(guò)一個(gè) Web 用戶界面與以太坊體系結(jié)構(gòu)服務(wù)的四層進(jìn)行交互，應(yīng)用層，用于存儲(chǔ)區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫(kù)，用于支持共識(shí)協(xié)議的加密機(jī)制以及用于網(wǎng)絡(luò)層的 Internet 服務(wù) [20]

應(yīng)用層：以太坊客戶端在 EVM 中執(zhí)行智能合約，其中智能合約與以太坊賬戶相關(guān)聯(lián)。以太坊支持兩種類(lèi)型的賬戶：外部擁有賬戶（EOA）和合約賬戶。 EOA 用于將用戶資金存放在 Wei 中，Wei 是 Ether 的最小子面額，價(jià)值 10-18 Ether。 EOA 與公鑰相關(guān)聯(lián)并由公鑰解決；通過(guò)顯示相應(yīng)私鑰的所有權(quán)來(lái)驗(yàn)證對(duì) EOA 的訪問(wèn)。相反，合約帳戶與一段可執(zhí)行的字節(jié)碼（即智能合約）相關(guān)聯(lián)，它定義了一些令人感興趣的業(yè)務(wù)邏輯。智能合約是 DApp 的基石。 DApp 通常將用戶界面作為其前端，并將一些智能合約作為其后端。一些 DApp 會(huì)發(fā)行自己的稱為令牌的加密貨幣，用于初始代幣發(fā)行（ICO）和交易所?；谝蕴坏牧钆剖且环N特殊的智能合約（例如 ERC-20）[20]。智能合約在 EVM 中執(zhí)行，這些 EVM 是使用基于堆棧的體系結(jié)構(gòu)的準(zhǔn)圖靈完整機(jī)器。術(shù)語(yǔ)「quasi」是指執(zhí)行受交易提供的 gas 限制。在以太坊應(yīng)用層中，發(fā)生各種漏洞，導(dǎo)致許多攻擊，如應(yīng)用層中的圖所示。

數(shù)據(jù)層：包含區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。交易是 EOA （稱為發(fā)件人）與另一個(gè) EOA 或合約帳戶（稱為收件人）之間的交互。交易由以下方式指定：

nonce，它是用于跟蹤發(fā)送方已發(fā)起的交易總數(shù)的計(jì)數(shù)器；

收件人，該收件人指定了交易的目標(biāo) EOA 或合約帳戶；

價(jià)值，即從發(fā)件人向收款人轉(zhuǎn)移的金額（單位：Wei）（如果適用）；

輸入，是與交易目的相對(duì)應(yīng)的字節(jié)碼或數(shù)據(jù)；

gasPrice 和 gasLimit，分別指定發(fā)送方愿意向包含交易的區(qū)塊的獲勝礦工支付的單價(jià)和最大天然氣量；

（v，r，s），它是發(fā)送者的橢圓曲線數(shù)字簽名算法（ECDSA）簽名。執(zhí)行交易會(huì)更新所涉及帳戶的狀態(tài)，從而更新區(qū)塊鏈。

共識(shí)層：確保區(qū)塊鏈的狀態(tài)一致。在撰寫(xiě)本文時(shí)，以太坊大約需要 12-14 秒來(lái)創(chuàng)建一個(gè)區(qū)塊，這意味著多個(gè)礦工可以同時(shí)創(chuàng)建有效的區(qū)塊，并且可能有許多區(qū)塊。以太坊使用 GHOST 共識(shí)協(xié)議的變體來(lái)選擇「最重」分支作為主鏈，其中「heaviest」分支是根植于所討論的分叉的子樹(shù)，并且具有最高的累積區(qū)塊難度，同時(shí)注意到陳舊區(qū)塊不在主鏈上。但注意，以太坊用權(quán)益證明（PoS）替代其當(dāng)前使用的工作量證明（PoW）。

網(wǎng)絡(luò)層：管理節(jié)點(diǎn)或客戶端的以太坊點(diǎn)對(duì)點(diǎn)（P2P）網(wǎng)絡(luò)，以使節(jié)點(diǎn)始終可以從某些活動(dòng)節(jié)點(diǎn)獲取區(qū)塊鏈的更新?tīng)顟B(tài)。以太坊網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)結(jié)構(gòu)化的 P2P 網(wǎng)絡(luò)，其中每個(gè)節(jié)點(diǎn)（即客戶端）存儲(chǔ)整個(gè)區(qū)塊鏈的副本。為了進(jìn)行節(jié)點(diǎn)發(fā)現(xiàn)和路由，每個(gè)節(jié)點(diǎn)維護(hù)一個(gè)動(dòng)態(tài)路由表，其中包含 160 個(gè)存儲(chǔ)桶，每個(gè)存儲(chǔ)桶最多包含 16 個(gè)其他節(jié)點(diǎn)的 ID，IP 地址，UDP / TCP 端口條目。以太坊使用 RLPx 協(xié)議發(fā)現(xiàn)目標(biāo)客戶端，并使用以太坊有線協(xié)議來(lái)促進(jìn)客戶端之間以太坊區(qū)塊鏈信息（例如交易，區(qū)塊）的交換。

以太坊區(qū)塊鏈環(huán)境：運(yùn)行在如下四層的環(huán)境中：用戶與以太坊區(qū)塊鏈進(jìn)行交互的 Web 界面 ; 以太坊客戶的數(shù)據(jù)庫(kù)，用于存儲(chǔ)區(qū)塊鏈數(shù)據(jù) ; 出于安全目的的加密機(jī)制；以及支持以太坊節(jié)點(diǎn)之間的區(qū)塊鏈通信的互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施。我們將以太坊區(qū)塊鏈架構(gòu)與環(huán)境區(qū)分開(kāi)來(lái)，因?yàn)獒槍?duì)以太坊區(qū)塊鏈的攻擊可能來(lái)自環(huán)境，并且這些攻擊可能在環(huán)境中得到更好的解決，而不是由以太坊解決。

以太坊智能合約漏洞

重點(diǎn)介紹了以太坊體系每一層的智能合約漏洞，如圖 2 所示。

圖 2：以太坊各層漏洞的分類(lèi)

以太坊應(yīng)用層

重入性：此漏洞最初是從 DAO 攻擊中發(fā)現(xiàn)的 [1]，當(dāng)外部被調(diào)用方合約在用方合約完成之前（即某種意義上是循環(huán)調(diào)用）在調(diào)用方合約中回調(diào)函數(shù)時(shí)，會(huì)發(fā)生此漏洞。這使攻擊者可以繞開(kāi)適當(dāng)?shù)挠行詸z查，直到調(diào)用者合約被耗盡以太幣或交易用完為止。

委托呼叫注入：首先從對(duì) Parity 錢(qián)包的攻擊中發(fā)現(xiàn)了此漏洞 [2]。為了促使代碼重用，EVM 提供了一個(gè)操作碼委托調(diào)用，用于將被調(diào)用方合約的字節(jié)碼插入到調(diào)用方合約的字節(jié)碼中。結(jié)果惡意的被調(diào)用方合約可以直接修改（或操縱）調(diào)用方合約的狀態(tài)變量。此漏洞是由于被調(diào)用方合約可以更新調(diào)用方合約的狀態(tài)變量而導(dǎo)致的。聲明旨在通過(guò)委托調(diào)用作為庫(kù)共享的無(wú)狀態(tài)合約，可完全防此漏洞。

凍結(jié)以太：首次從對(duì) Parity 錢(qián)包的攻擊中發(fā)現(xiàn)了此漏洞 [3]。該漏洞產(chǎn)生由于用戶無(wú)法將錢(qián)存入其合約帳戶，而無(wú)法從這些帳戶中支出資金，從而有效凍結(jié)了他們的資金。

升級(jí)合約：引入合約升級(jí)的思想是為了緩解智能合約一旦部署后就無(wú)法修改的問(wèn)題，即使以后發(fā)現(xiàn)它們存在漏洞。為了允許合約升級(jí)，有兩種方法：（i）將合約分為代理合約和邏輯合約，以使開(kāi)發(fā)人員可以升級(jí)后者而不是前者； （ii）使用注冊(cè)管理機(jī)構(gòu)合約來(lái)保存更新后的合約。這些方法雖然有效，但卻引入了一個(gè)新的漏洞：當(dāng)合約開(kāi)發(fā)者變得惡意時(shí)，更新的合約可能是惡意的。此漏洞（即，不安全的聯(lián)系人更新）仍然是一個(gè)未解決的問(wèn)題。

具有意外還原的 DoS：發(fā)生這種情況的原因是，由于主叫方合約遇到外部呼叫失敗而導(dǎo)致事務(wù)被還原，或者被叫方合約故意執(zhí)行還原操作以中斷主叫方合約的執(zhí)行。此漏洞是由執(zhí)行被調(diào)用方合約還原的調(diào)用方合約引起的。通過(guò)使接收者調(diào)用交易來(lái)「提取」發(fā)件人為接收者預(yù)留的資金，可以防止此漏洞，從而有效地防止了發(fā)件人的交易被還原。

整數(shù)上溢和下溢：首次從針對(duì) BEC 令牌的攻擊中發(fā)現(xiàn)了此漏洞 [4]。當(dāng)運(yùn)算的結(jié)果超出了 Solidity 數(shù)據(jù)類(lèi)型的范圍時(shí)，就會(huì)發(fā)生這種情況，例如導(dǎo)致對(duì)攻擊者的余額或其他狀態(tài)變量進(jìn)行未經(jīng)授權(quán)的操縱。該漏洞是由 Solidity 源代碼未在數(shù)字輸入上執(zhí)行正確的驗(yàn)證引起的，并且 Solidity 編譯器和 EVM 均未提供整數(shù)上溢 / 下溢檢測(cè)?？梢酝ㄟ^(guò)使用 SafeMath 庫(kù)來(lái)防止此漏洞處理這些問(wèn)題。

操縱余額：當(dāng)合約的控制流決策依賴于此值時(shí)，會(huì)發(fā)生此漏洞。平衡或解決（balance）平衡，攻擊者可以利用它使自己成為唯一可以獲取金錢(qián)的人?？梢酝ㄟ^(guò)不使用任何條件聲明中的合約余額來(lái)防止此漏洞 [5]。通過(guò) tx.origin 進(jìn)行身份驗(yàn)證：tx.origin 是 Solidity 中的全局變量，它指的是發(fā)起有問(wèn)題交易的原始 EOA。當(dāng)合約使用 tx.origin 進(jìn)行授權(quán)時(shí)會(huì)發(fā)生此漏洞，這可能會(huì)受到網(wǎng)絡(luò)釣魚(yú)攻擊的危害。通過(guò)使用 msg.sender 而不是 tx.origin 進(jìn)行身份驗(yàn)證，可以防止此漏洞，因?yàn)?msg.sender 返回導(dǎo)致該消息的帳戶。

錯(cuò)誤的可見(jiàn)性：錯(cuò)誤地指定功能的可見(jiàn)性，從而允許未經(jīng)授權(quán)的訪問(wèn)。

無(wú)保護(hù)的自殺：合約的所有者（或受委托的第三方）可以使用自殺或自毀方法銷(xiāo)毀合約。 取消合約時(shí)，將刪除其關(guān)聯(lián)的字節(jié)碼和存儲(chǔ)。 該漏洞是由合約強(qiáng)制執(zhí)行的身份驗(yàn)證不足引起的。 可以通過(guò)強(qiáng)制執(zhí)行例如多因素身份驗(yàn)證來(lái)緩解此漏洞，這意味著自殺操作必須得到多方的批準(zhǔn)。

將以太幣泄漏到任意地址：當(dāng)任意調(diào)用方都可以提取合約的資金時(shí)，該漏洞就不會(huì)發(fā)生，該調(diào)用方既不是合約的所有者，也不是向合約存入資金的投資者。 此漏洞是由調(diào)用者調(diào)用將以太幣發(fā)送到任意地址的功能時(shí)無(wú)法檢查呼叫者的身份引起的。 通過(guò)對(duì)發(fā)送資金的功能進(jìn)行適當(dāng)?shù)纳矸蒡?yàn)證，可以防止此漏洞。

機(jī)密性失效：在區(qū)塊鏈中，由于區(qū)塊鏈的公共性質(zhì)（即交易細(xì)節(jié)是眾所周知的），限制變量或函數(shù)的可見(jiàn)性并不能確保變量或函數(shù)是機(jī)密的。 防止此漏洞的一種可能解決方案是使用加密技術(shù)，例如定時(shí)承諾 [6]。

簽名信息不足：當(dāng)數(shù)字簽名對(duì)多個(gè)交易有效時(shí)，就會(huì)發(fā)生此漏洞，當(dāng)一個(gè)發(fā)件人（例如 Alice）通過(guò)代理合約向多個(gè)收件人匯款（而不是發(fā)起多個(gè)交易）時(shí)，可能會(huì)發(fā)生此漏洞。 此漏洞最初是在針對(duì)智能合約的重播攻擊中利用的。通過(guò)在每條消息中合并適當(dāng)?shù)男畔ⅲɡ绗F(xiàn)時(shí)值和時(shí)間戳）可以防止此漏洞。

具有不受限制的操作的 DoS：此漏洞首先從 Govern Mental 合約中觀察到 [7]。

未經(jīng)檢查的呼叫返回值：此漏洞也稱為處理錯(cuò)誤的異常。它有兩個(gè)變體，稱為 gas-less 發(fā)送和 unchecked 發(fā)送。當(dāng)不檢查低級(jí)調(diào)用的返回值時(shí)會(huì)出現(xiàn)這種情況，即使函數(shù)調(diào)用拋出錯(cuò)誤 [8]，執(zhí)行也可能會(huì)繼續(xù)。

未初始化的存儲(chǔ)指針：回顧下，在 Solidity 中，合約狀態(tài)變量始終從插槽 0 開(kāi)始連續(xù)放置在存儲(chǔ)中。對(duì)于復(fù)合局部變量（例如，struct，array 或 mapping），將引用分配給未占用的對(duì)象存儲(chǔ)中的插槽以指向狀態(tài)變量。

錯(cuò)誤的構(gòu)造函數(shù)名稱：此漏洞最初是從 Rubixi 合約 [9] 中觀察到的，該構(gòu)造函數(shù)的名稱不正確，它使任何人都可以成為合約的所有者。在 Solidity 0.4.22 版之前，聲明與合約名稱相同的函數(shù)被視為合約構(gòu)造函數(shù)，該函數(shù)僅在創(chuàng)建合約時(shí)執(zhí)行。

類(lèi)型轉(zhuǎn)換：此漏洞最早在 [10] 中發(fā)現(xiàn)。以 Solidity 語(yǔ)言編寫(xiě)的合約可以通過(guò)直接引用被調(diào)用方合約的實(shí)例來(lái)調(diào)用另一個(gè)合約。

過(guò)時(shí)的編譯器版本：當(dāng)合約使用過(guò)時(shí)的編譯器時(shí)會(huì)發(fā)生，其中包含錯(cuò)誤，因此使已編譯的合約易受攻擊。通過(guò)使用最新的編譯器可以防止此漏洞。

簡(jiǎn)短地址：此漏洞最早在 [11] 中實(shí)現(xiàn)，并進(jìn)行了廣泛討論。

以太幣丟失給孤立地址：以太幣失去到孤立發(fā)生在匯款時(shí)，以太坊僅檢查接收者地址的長(zhǎng)度不超過(guò) 160 位，而不檢查接收者地址的有效性。 如果將錢(qián)發(fā)送到一個(gè)不存在的孤立地址，則以太坊會(huì)自動(dòng)注冊(cè)該地址，而不是終止交易。 由于該地址未與任何 EOA 或合約帳戶相關(guān)聯(lián)，因此沒(méi)有人可以提取已轉(zhuǎn)移的資金，這實(shí)際上是丟失的。 此漏洞是由 EVM 不能孤立保護(hù)引起的。 在撰寫(xiě)本文時(shí)，只能通過(guò)手動(dòng)確保收件人地址的正確性來(lái)防止此漏洞。

調(diào)用堆棧深度限制：此漏洞是由 EVM 的執(zhí)行模型不足引起的，并且已被 EIP-150 的硬分叉所消除，該硬叉重新定義了外部調(diào)用的耗油量規(guī)則，使其不可能達(dá)到 1,024 in 調(diào)用堆棧深度。

低估操作碼：首先從兩次 DoS 攻擊中發(fā)現(xiàn)了此漏洞 [12] [13]。

交易順序依賴（又名前端運(yùn)行）：這是指并發(fā)性問(wèn)題，即區(qū)塊鏈的即將到來(lái)的狀態(tài)取決于交易的執(zhí)行順序，但是由礦工決定。

時(shí)間依賴關(guān)系：當(dāng)合約在執(zhí)行關(guān)鍵操作（例如匯款）時(shí)將 block.timestamp 用作觸發(fā)條件的一部分或作為可由惡意礦工操縱的隨機(jī)性來(lái)源時(shí)，會(huì)發(fā)生此漏洞。該漏洞是由以太坊引起的，它只要求時(shí)間戳大于其母塊的時(shí)間戳并且在當(dāng)前時(shí)鐘的 900 秒以內(nèi)。

產(chǎn)生隨機(jī)性：例如，許多賭博和彩票合約都是隨機(jī)選擇中獎(jiǎng)?wù)撸ǔ５淖龇ㄊ歉鶕?jù)一些初始私有種子（例如 block.number，block.timestamp，block。難易度或 blockhash）生成偽隨機(jī)數(shù)。但是，這些種子由礦工完全控制，這意味著惡意礦工可以操縱這些變量使自己成為贏家。此漏洞是由可操縱的 entropy 源引起的。

數(shù)據(jù)層漏洞

難以分辨的鏈：當(dāng)以太坊分為 ETH 和 ETC 兩條鏈 [13] 時(shí)，首先從跨鏈重放攻擊中觀察到此漏洞?；叵胍幌?，以太坊使用 ECDSA 簽署交易。在進(jìn)行 EIP-155 [7] 硬分叉之前，每筆交易都包含六個(gè)字段（即，隨機(jī)數(shù)，收件人，值，輸入，gasPrice 和 gasLimit）。但是，數(shù)字簽名不是特定于鏈的，因?yàn)槟菚r(shí)甚至還不知道特定于鏈的信息。結(jié)果，為一個(gè)鏈創(chuàng)建的事務(wù)可被另一鏈重用。通過(guò)將 chainID 合并到字段中，已消除了此漏洞。

State Trie 中的「空帳戶」：此漏洞首先從參考文獻(xiàn) [12] [13] 中報(bào)告的 DoS 攻擊中發(fā)現(xiàn)的。

共識(shí)層的漏洞

可外包的難題：回想以太坊采用了名為 Ethash 的 PoW 難題，該難題旨在抵御 ASIC，并能夠限制并行計(jì)算的使用（由于事實(shí)上，礦工的大部分工作將是讀取數(shù)據(jù)集。 通過(guò)有限的內(nèi)存帶寬）。 但是，狡猾的礦工仍然可以將搜索難題解決方案的任務(wù)劃分為多個(gè)較小的任務(wù)，然后將其外包。 該漏洞是由 Ethash 造成的，它僅使拼圖解決方案在原圖像搜索中部分順序，而不是依賴順序 PoW。

概率最終性：此漏洞是由以太坊區(qū)塊鏈偏愛(ài)可用性而非一致性的設(shè)計(jì)引起的，這是根據(jù) CAP 定理 [14] 選擇的。

帶有塊填充的 DoS：首次從 Fomo3D 合約中觀察到此漏洞 [15]。該漏洞僅導(dǎo)致攻擊者的交易包含在新開(kāi)采的區(qū)塊中，而其他交易則被礦工放棄一段時(shí)間。當(dāng)攻擊者提供更高的 gasPrice 以激勵(lì)礦工選擇攻擊者的交易時(shí)，可能會(huì)發(fā)生這種情況。此漏洞是由貪婪的采礦激勵(lì)機(jī)制引起的。在撰寫(xiě)本文時(shí)，尚無(wú)解決方案來(lái)防止此漏洞。

誠(chéng)實(shí)的采礦設(shè)想：此漏洞是由共識(shí)協(xié)議引起的，因?yàn)樗c激勵(lì)不兼容，請(qǐng)參見(jiàn) [16]。在撰寫(xiě)本文時(shí)，此漏洞仍然是一個(gè)未解決的問(wèn)題。

出塊獎(jiǎng)勵(lì)：它是指出塊獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制，用于應(yīng)對(duì)由于快速生成塊而導(dǎo)致的陳舊區(qū)塊增加。但是，這種機(jī)制有一個(gè)副作用，即允許自私的礦工將陳舊的區(qū)塊變成出塊并獲得獎(jiǎng)勵(lì)，從而有效地激勵(lì)了自私的采礦和雙重支出。

驗(yàn)證者的困境：此漏洞最早在參考文獻(xiàn) [17] 中報(bào)道，指的是當(dāng)驗(yàn)證新交易需要不費(fèi)吹灰之力的計(jì)算時(shí)，無(wú)論礦工是否選擇驗(yàn)證交易，都將受到攻擊。如果礦工驗(yàn)證了計(jì)算量大的交易，那么他們將花費(fèi)大量時(shí)間，并在下一個(gè)區(qū)塊的競(jìng)爭(zhēng)中為攻擊者提供優(yōu)勢(shì)；如果礦工未經(jīng)驗(yàn)證接受交易，則區(qū)塊鏈可能包含不正確的交易。此漏洞是由以太坊中驗(yàn)證資源需求交易的高昂成本引起的?？梢酝ㄟ^(guò)限制驗(yàn)證塊中所有事務(wù)所需的計(jì)算量來(lái)緩解此漏洞 [17]。但是，尚不清楚如何消除此漏洞。

網(wǎng)絡(luò)層的漏洞

無(wú)限節(jié)點(diǎn)的創(chuàng)建：此漏洞是針對(duì) Geth 客戶端 1.8 之前的版本。在以太坊網(wǎng)絡(luò)中，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都由唯一的 ID 標(biāo)識(shí)，該 ID 是 64 字節(jié)的 ECDSA 公鑰。攻擊者可以在一臺(tái)計(jì)算機(jī)上創(chuàng)建無(wú)限數(shù)量的節(jié)點(diǎn)（即具有相同的 IP 地址），然后使用這些節(jié)點(diǎn)壟斷某些受害者節(jié)點(diǎn)的傳入和傳出連接，從而有效地將受害者與網(wǎng)絡(luò)中的其他對(duì)等節(jié)點(diǎn)隔離開(kāi)來(lái)。此漏洞是由對(duì)節(jié)點(diǎn)生成過(guò)程的弱限制引起的。通過(guò)使用 IP 地址和公鑰的組合作為節(jié)點(diǎn) ID，可以消除此漏洞。格斯（Geth）開(kāi)發(fā)人員尚未采用這種對(duì)策，他們認(rèn)為這對(duì)客戶端的可用性有負(fù)面影響。

不受限制的傳入連接：此漏洞在版本 1.8 [18] 之前的 Geth 客戶端中。 每個(gè)節(jié)點(diǎn)在任何時(shí)間點(diǎn)可以具有總數(shù)為 maxpeers 的連接（默認(rèn)值為 25），并且可以與其他節(jié)點(diǎn)發(fā)起多達(dá) 1 （1 + maxpeers）/2?個(gè)出站 TCP 連接。 但是，其他節(jié)點(diǎn)啟動(dòng)的傳入 TCP 連接的數(shù)量沒(méi)有上限。 通過(guò)為 maxpeers 建立與沒(méi)有出站連接的受害節(jié)點(diǎn)的許多傳入連接，攻擊者有機(jī)會(huì)使受害者黯然失色。 在 Geth v1.8 中，通過(guò)對(duì)到節(jié)點(diǎn)的傳入 TCP 連接的數(shù)量實(shí)施上限，默認(rèn)值為?maxpeers/3?= 8，消除了此漏洞。

公共對(duì)等體選擇：在 Geth 客戶端 1.8 之前的版本中檢測(cè)到此漏洞 [18]。

對(duì)等體選擇：該漏洞指的是 Geth 客戶端在從其路由表中選擇節(jié)點(diǎn)以建立出站連接時(shí)，總是獲取隨機(jī)選擇的桶的頭部。由于每個(gè)存儲(chǔ)桶中的節(jié)點(diǎn)都是按活動(dòng)排序的，因此攻擊者可以通過(guò)定期向 Geth 客戶端發(fā)送消息來(lái)使其節(jié)點(diǎn)始終位于其他節(jié)點(diǎn)之前。通過(guò)在路由表中所有節(jié)點(diǎn)的集合中隨機(jī)選擇統(tǒng)一的節(jié)點(diǎn)，而不是僅從每個(gè)存儲(chǔ)桶的頭中隨機(jī)選擇節(jié)點(diǎn)，在 Geth v1.9 中已消除了此漏洞。

獨(dú)立塊同步：它允許攻擊者對(duì)以太坊 P2P 網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分區(qū)，而不會(huì)壟斷受害者客戶端的連接?；叵胍幌拢總€(gè)塊標(biāo)題都包含一個(gè)難度字段，該字段記錄了該塊的挖掘難度。區(qū)塊鏈的總難度用 totalDifficulty 表示，是直到當(dāng)前區(qū)塊的難度之和。

RPC API 暴露：此漏洞最初是通過(guò)對(duì) Geth 和 Parity 客戶端的攻擊發(fā)現(xiàn)的 [19]。

引用：

[1] https://www.coindesk.com/understanding-dao-hack-journalists

[2]https://www.freecodecamp.org/news/a-hacker-stole-31m-of-ether-how-it-happened-and-what-it-means-for-ethereum-9e5dc29e33ce/

[3] https://medium.com/blockcat/on-the-parity-multi-sig-wallet-attack-83fb5e7f4b8c

[4] https://nvd.nist.gov/vuln/detail/CVE-2018-10299

[5]https://medium.com/loom-network/how-to-secure-your-smart-contracts-6-solidity-vulnerabilities-and-how-to-avoid-them-part-2-730db0aa4834

[6] https://eprint.iacr.org/2016/1007.pdf

[7]https://www.reddit.com/r/ethereum/comments/4ghzhv/governmentals_1100_eth_jackpot_payout_is_stuck/

[8]https://github.com/KadenZipfel/smart-contract-attack-vectors/blob/master/vulnerabilities/unchecked-call-return-value.md

[9]https://medium.com/hackernoon/hackpedia-16-solidity-hacks-vulnerabilities-their-fixes-and-real-world-examples-f3210eba5148

[10]https://medium.com/golem-project/how-to-find-10m-by-just-reading-blockchain-6ae9d39fcd95

[11]https://medium.com/loom-network/how-to-secure-your-smart-contracts-6-solidity-vulnerabilities-and-how-to-avoid-them-part-2-730db0aa4834

[12] https://blog.ethereum.org/2016/09/22/transaction-spam-attack-next-steps/

[13] https://blog.comae.io/the-280m-ethereums-bug-f28e5de43513?gi=3b0603be9186

[14] https://dl.acm.org/doi/10.1145/3149.214121

[15]https://medium.com/coinmonks/how-the-winner-got-fomo3d-prize-a-detailed-explanation-b30a69b7813f

[16] https://dl.acm.org/doi/10.1145/3212998

[17] https://dl.acm.org/doi/10.1145/2810103.2813659

[18]https://ljk.imag.fr/membres/Jean-Guillaume.Dumas/Enseignements/ProjetsCrypto/Ethereum/236.pdf

[19] https://mp.weixin.qq.com/s/ia9nBhmqVEXiiQdFrjzmyg

[20] https://dl.acm.org/doi/fullHtml/10.1145/3391195

撰文：Abba Garba，WeBlock CTO翻譯：HAO

來(lái)源：金色財(cái)經(jīng)