INT:區塊鏈安全—深入分析ATN漏洞

作者：Pinging

一、ATN介紹

ATN作為全球首個區塊鏈AI項目，是一個去中心化的、無需授權的、用戶自定義人工智能即服務(AIaaS)和使用接口的開放區塊鏈平臺。ATN公有鏈將引入DBot的Oracle預言機、跨鏈互操作技術，且通過石墨烯架構實現高并發TPS，側重解決人工智能服務(AIaas)與EVM兼容的智能合約之間互操作性的問題。ANT旨在提供下一代的區塊鏈平臺，提供AIaaS人工智能即服務和智能合約，為各個DApp服務，讓其可以具備調用人工智能能力，繁榮DBot生態。

然而在2018年5月11日中午，ATN安全檢測人員收到了異常的監控報告，并發現其ATN存在漏洞并遭受攻擊。黑客利用了ERC223合約可傳入自定義的接收調用函數與ds-auth權限校驗等特征，在ERC223合約調用這個自定義函數時，合約調用自身函數從而造成內部權限控制失效。而本文，我們就針對這次事件進行漏洞分析，并在文章中對漏洞詳情進行復現操作，以方便讀者進行深入研究。

二、合約詳解

ATNToken合約采用的是在傳統ERC20Token合約基礎上的擴展版本ERC223，并在此基礎上調用了dapphub/ds-auth庫。而我們在前文中提到的合約代碼均為ERC20，這里為何使用ERC23呢？下面我們介紹一下ERC23與ERC20的區別。

ERC223是由Dexaran于2017年3月5日提出的一個Token標準草案，用于改進ERC20，解決其無法處理發往合約自身Token的這一問題。ERC20有兩套代幣轉賬機制，一套為直接調用transfer()函數，另一套為調用approve()transferFrom()先授權再轉賬。當轉賬對象為智能合約時，這種情況必須使用第二套方法，否則轉往合約地址的Token將永遠無法再次轉出。

下面我們具體來看一下ATN合約代碼的具體函數。

contractDSAuthority{functioncanCall(addresssrc,addressdst,bytes4sig)publicviewreturns(bool);}contractDSAuthEvents{eventLogSetAuthority(addressindexedauthority);eventLogSetOwner(addressindexedowner);}

首先，代碼定義了兩個合約，第一個合約作為接口，而第二個合約聲明了兩個事件，用于記錄Authority以及設置owner。

區塊鏈安全公司CertiK發布去中心化安全預言機:區塊鏈安全公司CertiK（CTK）發布基于CertiK鏈的去中心化安全預言機，旨在有效減少鏈上交易與實時安全檢測之間的距離，致力于運用去中心化的方法來解決安全難點。CertiK安全預言機可以應用于任何支持智能合約功能的區塊鏈平臺（如以太坊）。CertiK鏈在其業務區塊鏈上部署了安全預言機的公共入口，以接收來自DeFi應用程序的安全查詢，為即將進行的交易提供信息。用戶可以輕松訪問安全預言機、查詢即將進行的交易，并獲得實時的安全情報。另外，CertiK提出的解決方案都將使用CertiK鏈上的原生代幣CTK來維護預言機網絡的正常運轉。[2020/9/8]

下面是DSAuth合約。

contractDSAuthisDSAuthEvents{DSAuthoritypublicauthority;addresspublicowner;functionDSAuth()public{owner=msg

functionsetOwner(addressowner_)publicauth{owner=owner_;LogSetOwner(owner);}functionsetAuthority(DSAuthorityauthority_)publicauth{authority=authority_;LogSetAuthority(authority);}modifierauth{require(isAuthorized(msg

functionisAuthorized(addresssrc,bytes4sig)internalviewreturns(bool){if(src==address(this)){returntrue;}elseif(src==owner){returntrue;}elseif(authority==DSAuthority(0)){returnfalse;}else{returnauthority

}}

此合約定義了一些基本的函數，而該合約大部分的功能是用于進行身份認證。例如setOwner用于更新owner的身份。而下面定義了一個auth修飾器，其中調用了下文的isAuthorized函數。次函數是來判斷該地址是否為合約為owner或者是否被授權。

下面合約定義了DSStop。

contractDSStopisDSNote,DSAuth{boolpublicstopped;modifierstoppable{require(!stopped);_;}functionstop()publicauthnote{stopped=true;}functionstart()publicauthnote{stopped=false;}}

假新聞鑒別軟件WordProof獲歐盟區塊鏈主題競賽100萬歐元獎金:總部位于阿姆斯特丹的假新聞鑒別軟件WordProof在歐盟委員會（European Commission）發起的Blockchain For Social Good競賽中贏得了100萬歐元獎金。

這家荷蘭初創公司于2019年成立，創始人是Sebastiaan van der Lans和Frank van Dalen，該公司的使命是恢復人們對互聯網的信任。根據CIGI-Ipsos的調查，由于欺詐、假新聞和隱私問題等原因，人們對互聯網的信心正在下降。Sebastiaan表示:“我們正在建立一個通用時間戳生態系統，為消費者提供了一種驗證互聯網內容可靠性的方法。”[2020/6/30]

看合約名我們也能清楚，該合約用于定義合約目前是否停止運行。所以合約內部定義了變量stopped并增加修飾器便于其余合約進行繼承使用。

而為了防止出現整數溢出等問題，合約定義了安全函數。

contractDSMath{functionadd(uintx,uinty)internalpurereturns(uintz){require((z=xy)>=x);}functionsub(uintx,uinty)internalpurereturns(uintz){require((z=x-y)<=x);}functionmul(uintx,uinty)internalpurereturns(uintz){require(y==0||(z=x*y)/y==x);}functionmin(uintx,uinty)internalpurereturns(uintz){returnx<=y?x:y;}functionmax(uintx,uinty)internalpurereturns(uintz){returnx>=y?x:y;}functionimin(intx,inty)internalpurereturns(intz){returnx<=y?x:y;}functionimax(intx,inty)internalpurereturns(intz){returnx>=y?x:y;}uintconstantWAD=10**18;uintconstantRAY=10**27;functionwmul(uintx,uinty)internalpurereturns(uintz){z=add(mul(x,y),WAD/2)/WAD;}functionrmul(uintx,uinty)internalpurereturns(uintz){z=add(mul(x,y),RAY/2)/RAY;}functionwdiv(uintx,uinty)internalpurereturns(uintz){z=add(mul(x,WAD),y/2)/y;}functionrdiv(uintx,uinty)internalpurereturns(uintz){z=add(mul(x,RAY),y/2)/y;}functionrpow(uintx,uintn)internalpurereturns(uintz){z=n%2!=0?x:RAY;for(n/=2;n!=0;n/=2){x=rmul(x,x);if(n%2!=0){z=rmul(z,x);}}}}

人民網：希望通過區塊鏈等創新技術對抗侵權問題:4月26日，“人民版權”發布《人民版權發展大數據報告》。報告顯示，至2020年第一季度，“人民版權”已為200萬篇新聞稿件進行了版權存證；可自動識別的新聞數超過一億條，相當于三年的新聞總量；全網監測數據量日均近三百萬條, 全年總監測量超過十億條。“人民版權”希望通過區塊鏈、人工智能等創新技術與知識產權保護深度融合，對抗侵權問題，助力版權保護新生態的建設。（人民網）[2020/4/26]

通讀此合約，我們能夠了解到在除了正常的加減乘除之外，合約還定義了平方求冪的運算函數——rpow。不過此函數在ATN中并沒有進行使用。

之后定義了DSTokenBase基礎合約。

contractDSTokenBaseisERC20,DSMath{uint256_supply;mapping(address=>uint256)_balances;mapping(address=>mapping(address=>uint256))_approvals;functionDSTokenBase(uintsupply)public{_balances=supply;_supply=supply;}functiontotalSupply()publicviewreturns(uint){return_supply;}functionbalanceOf(addresssrc)publicviewreturns(uint){return_balances;}functionallowance(addresssrc,addressguy)publicviewreturns(uint){return_approvals;}functiontransfer(addressdst,uintwad)publicreturns(bool){returntransferFrom(msg

functiontransferFrom(addresssrc,addressdst,uintwad)publicreturns(bool){if(src!=msg

_balances=sub(_balances,wad);_balances=add(_balances,wad);Transfer(src,dst,wad);returntrue;}functionapprove(addressguy,uintwad)publicreturns(bool){_approvals=wad;Approval(msg

南非國家區塊鏈聯盟將在2020年4月啟動:南非第四次工業革命總統委員會認為，區塊鏈技術和人工智能可以幫助減少該國的失業率。此外，南非數字發展辦公室主管Akhona Damane透露，南非國家區塊鏈聯盟將在2020年4月啟動，以進一步開發區塊鏈行業機會并促進其與其他領域合作。（Cointelegraph）[2020/3/13]

}

該合約與ERC20等基礎合約的部分相同，所以函數定義部分比較簡單，這里就不進行詳細說明。

contractDSTokenisDSTokenBase(0),DSStop{mapping(address=>mapping(address=>bool))_trusted;bytes32publicsymbol;uint256publicdecimals=18;//standardtokenprecision

eventTrust(addressindexedsrc,addressindexedguy,boolwat);eventMint(addressindexedguy,uintwad);eventBurn(addressindexedguy,uintwad);functiontrusted(addresssrc,addressguy)publicviewreturns(bool){return_trusted;}functiontrust(addressguy,boolwat)publicstoppable{_trusted=wat;Trust(msg

functionapprove(addressguy,uintwad)publicstoppablereturns(bool){returnsuper

functiontransferFrom(addresssrc,addressdst,uintwad)publicstoppablereturns(bool){if(src!=msg

_balances=sub(_balances,wad);_balances=add(_balances,wad);Transfer(src,dst,wad);returntrue;}functionpush(addressdst,uintwad)public{transferFrom(msg

functionpull(addresssrc,uintwad)public{transferFrom(src,msg

functionmove(addresssrc,addressdst,uintwad)public{transferFrom(src,dst,wad);}functionmint(uintwad)public{mint(msg

動態 | 區塊鏈足球游戲Sorare獲得種子輪融資 Ledger創始人及ConsenSys參投:據雅虎財經消息，區塊鏈足球游戲Sorare獲得種子輪融資，Seedcamp、Kima Ventures、ConsenSys Ventures及Ledger創始人Thomas France參投。[2019/5/23]

functionburn(uintwad)public{burn(msg

functionmint(addressguy,uintwad)publicauthstoppable{_balances=add(_balances,wad);_supply=add(_supply,wad);Mint(guy,wad);}functionburn(addressguy,uintwad)publicauthstoppable{if(guy!=msg

_balances=sub(_balances,wad);_supply=sub(_supply,wad);Burn(guy,wad);}//Optionaltokennamebytes32publicname="";functionsetName(bytes32name_)publicauth{name=name_;}}

DSToken繼承了上文的合約以及用于停止合約運行的DSStop合約。

比較值得注意的地方為_trusted。此函數類似于記錄授權值，只有被授權后的用戶才能代替進行轉賬操作。并且此授權值有固定的金額。

而mint函數也是此合約的重點。該函數用于增加某地址的金額數量，而想要執行此函數，必須經過授權或者擁有權限。

之后合約定義了Controlled。

contractControlled{///}

此合約用于進行權限的判斷并進行對controller的修改。

而下面就是我們ATN合約的具體函數內容了。

ATN合約定義了多個類型的轉賬函數，其名字均相同，但是傳入參數不同。

functiontransferFrom(address_from,address_to,uint256_amount)publicreturns(boolsuccess){//Alertsthetokencontrollerofthetransferif(isContract(controller)){if(!TokenController(controller)

success=super

require(super

ERC223Transfer(_from,_to,_amount,_data);returntrue;}

在該合約中，我們知道函數首先判斷controller是否為一個合約而不是一個錢包地址。如何為合約的話，那么將調用TokenController中的onTransfer函數。

然而這并不是重點，之后將使用require(super

而為了保證安全性，合約還定義了轉賬函數以降低風險。

///@noticeThismethodcanbeusedbythecontrollertoextractmistakenly///senttokenstothiscontract.///@param_tokenTheaddressofthetokencontractthatyouwanttorecover///setto0incaseyouwanttoextractether

ERC20token=ERC20(_token);uintbalance=token

這里定義了claimTokens合約用于將余額全部提取以防止出現大的安全隱患。

三、漏洞復現

根據我們上文解釋，我們能夠發現在ATN合約中的轉賬函數多次出現了遠程調用的內容。這其實是很危險的行為。通常當我們調用ERC20的approve()函數給一個智能合約地址后，對方并不能收到相關通知進行下一步操作，常見做法是利用接收通知調用來解決無法監聽的問題。上面代碼是一種實現方式，很不幸這段代碼有嚴重的CUSTOM_CALL濫用漏洞。調用approveAndCall()函數后，會接著執行_spender上用戶自定義的其他方法來進行接收者的后續操作。

所以我們完全可以在transferFrom函數中傳入特定的參數從而執行特定的函數。

functiontransferFrom(address_from,address_to,uint256_amount,bytes_data,string_custom_fallback)publicreturns(boolsuccess){ERC223ReceivingContractreceiver=ERC223ReceivingContract(_to);receiving

比如我們可以傳入：

transferFrom(hacker_address,atn_contract_address,0,0,"setOwner(address)")_from:0xxxxxxxx--黑客地址_to:0xxxxxxx--ATN合約地址_amount:0_data:0x0_custom_fallback:setOwner(address)

這樣函數就會在執行轉賬操作后執行setOwner函數。此時setOwner會先驗證auth合法性的，而msg.sender就是ATN的合約地址。此時黑客將ATNToken合約的owner變更為自己控制的地址。

首先我們需要部署合約。

之后調用mint函數進行挖礦向合約中注入一定資產。

進行查看。

此時我們創建攻擊者賬戶。并查看其余額，查看當前owner。

之后我們切換到攻擊者賬戶下，并傳入參數：

"0x14723a09acff6d2a60dcdf7aa4aff308fddc160c","0xca35b7d915458ef540ade6068dfe2f44e8fa733c",0,0x00,"setOwner(address)"

傳入后，我們再次查看owner的信息。

卻發現失敗了。仔細閱讀后發現我們需要將令_to為一個合約地址。

"0x14723a09acff6d2a60dcdf7aa4aff308fddc160c","0xbbf289d846208c16edc8474705c748aff07732db",0,0x00,"setOwner(address)"

更換地址后，我們執行。得到如下結果。

此時我們能夠看到owner已經更換。

既然我們已經成為合約擁有者，那么我們就給自己點福利。

我們成功給自己的賬戶中增加了一定的token。

之后我們為了銷聲匿跡。將合約主人換回從前。

至此，我們的攻擊目的已經達到。

在真實ATN中，我們能夠查詢到真實攻擊的交易情況：

黑客獲得提權，將自己的地址設為ownerhttps://etherscan.io/tx/0x3b7bd618c49e693c92b2d6bfb3a5adeae498d9d170c15fcc79dd374166d28b7b

黑客在獲得owner權限后，發行1100wATN到自己的攻擊主地址https://etherscan.io/tx/0x9b559ffae76d4b75d2f21bd643d44d1b96ee013c79918511e3127664f8f7a910

黑客將owner設置恢復，企圖隱藏蹤跡https://etherscan.io/tx/0xfd5c2180f002539cd636132f1baae0e318d8f1162fb62fb5e3493788a034545a

四、參考鏈接

http://btsabc.org/article-1449-1.html

https://etherscan.io/address/0x461733c17b0755ca5649b6db08b3e213fcf22546#code

https://paper.seebug.org/621/

https://www.jianshu.com/p/38cbf879ac72

https://github.com/dapphub/ds-auth/blob/master/src/auth.sol

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