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[BlockSec DeFi 攻擊分析系列之三] 偷天換日:深度剖析 Akropolis 攻擊事件_POLI:XPOL

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Time:1900/1/1 0:00:00

去中心化金融(DeFi)作為區塊鏈生態當紅項目形態,其安全尤為重要。從去年至今,發生了幾十起安全事件。

BlockSec作為長期關注DeFi安全的研究團隊(https://blocksecteam.com),獨立發現了多起DeFi安全事件,研究成果發布在頂級安全會議中(包括USENIXSecurity,CCS和Blackhat)。在接下來的一段時間里,我們將系統性分析DeFi安全事件,剖析安全事件背后的根本原因

往期回顧:(1)我為自己代言:ChainSwap攻擊事件分析(2)傾囊相送:Sushiswap手續費被盜

0xffffffff.前言

北京時間2020年11月12日夜晚。DeFi聚合器Akropolis遭受攻擊,黑客?通過Flashloan重入的攻擊方式,盜取了存儲在Akropolis中價格超過2,000,000美元的數字資產。本文將以?一筆攻擊交易?為例,深度解讀此次攻擊的原理。

時間:Nov-12-202012:04:02PMUTC#11242695

閱讀建議:

如果您剛剛接觸DeFi(Ethereum),可以從頭看器,但是文章比較長,看不下去記得點個關注再走。

如果您對Akropolis等DeFi聚合器項目比較了解,可以直接從「0x2攻擊分析」開始。

美股開盤:三大股指均上漲,納指漲0.49%:3月24日消息,美股開盤,道指漲幅0.33%,標普500指數漲幅0.40%,納指漲幅0.49%。[2022/3/24 14:16:29]

0x0.背景介紹

2020年可謂是去中心化金融的元年。隨著DeFi生態的不斷發展,越來越多的DeFi項目上線以太坊。普通用戶可以選擇自己喜歡的DeFi項目進行投資以獲得收益。但是隨著DeFi市場的急劇擴張,普通用戶面臨的一個問題就是在眾多DeFi項目中如何選擇投資的目標,他們需要有人來幫助他們來進行投資。在這種情況下,一系列資產托管平臺、投資組合平臺應需而生。Akropolis就是眾多資產托管平臺中的一個:

普通用戶將個人的數字資產投入到Akropolis中,由Akropolis確定投資方向,優化投資策略。Akropolis獲得投資收益之后,將收益按比例分配給投資Akropolis的普通用戶。以現實中的金融活動舉例子,Akropolis就像是基金,其所投資的DeFi項目就是股票,基民購買基金,基金持有股票,獲得收益后將收益分配給基民。

0x1.Akropolis機制

為了便于理解,我們首先簡要地介紹一下和此次攻擊相關的兩個實體合約:Protocolcontract?和?Akropoliscontract

YFII跌破2500美元關口 日內跌幅為2.8%:歐易OKEx數據顯示,YFII短線下跌,跌破2500美元關口,現報2497.6美元,日內跌幅達到2.8%,行情波動較大,請做好風險控制。[2021/5/19 22:17:57]

Protocol:Protocol?可以簡單地理解為:用戶將手中的token投資到?Protocol?中,獲得?Protocol?的份額,等到將來?Protocol?中的資產升值了,那么用戶便可以從?Protocol?獲取到一定的收益

Akropolis:之前我們講過,由于ETH上的DeFi項目太多了,如果用戶要投資多個項目,要么不知如何抉擇,要么操作難度比較大,所以Akropolis扮演了一個投資聚合器的角色:Akropolis綁定了多個DeFi投資項目,用戶可以很方便地通過Akropolis使用手里的token進行投資:用戶只需要簡單的調用Akropolis的函數,指定想要投資的protocol,那么Akropolis就會去幫你在不同的protocol中完成投資。

總體的交互邏輯如圖所示:

Akropolis提供了兩個外部接口:functiondeposit(address_protocol,addressmemory_tokens,uint256memory_dnAmounts)?和?functionwithdraw(address_protocol,addresstoken,uint256dnAmount,uint256maxNAmount)

波卡生態概念板塊今日平均漲幅為4.92%:金色財經行情顯示,波卡生態概念板塊今日平均漲幅為4.92%。26個幣種中19個上漲,7個下跌,其中領漲幣種為:KSM(+18.46%)、OCEAN(+17.28%)、LINK(+15.94%)。領跌幣種為:EDG(-7.54%)、OM(-6.27%)、PCX(-3.34%)。[2020/12/28 15:55:08]

Akropolis.deposit?fucntion:deposit?函數的功能是:

用戶調用?deposit。

Akropolis先計算?Protocol?中有多少的token:nBalanceBefore。

Akropolis將用戶的token轉入到?Protocol?中。

Akropolis再計算protocol中token的數量:nBalanceAfter。

得到用戶投資的數量:nDeposit=nBalanceAfter-nBalanceBefore。

通過用戶投資的數量計算得到用戶投資份額。

Akropolis.depositToProtocol?函數:

Akropolis.distributeYieldInternal?函數和?Akropolis.updateProtocolBalance?函數:

Filecoin測試網當前總質押量約為366.95萬枚FIL:據IPFS100.com報道,filfox瀏覽器數據顯示,Filecoin測試網當前區塊高度為38547,全網有效算力為134.70PiB,總質押量約為366.95萬枚FIL,活躍礦工數為442個,每區塊獎勵為9.4382FIL,近24小時產出量為22113FIL,24小時平均挖礦收益為0.78FIL/TiB;

目前有效算力排名前三的分別為:t01248(先河/智合云) 以8.71PiB暫居第一,t09037(SeedPlan-Saturn)以7.30PiB位居第二,t02614(RRmine.com

)以5.94PiB位居第三。

據悉,Filecoin太空競賽于8月25日早6:00開始。[2020/9/7]

Protocol.normalizedBalance?函數:

注意,Protocol.normalizedBalance?中的?_registeredTokens=。deposit函數中使用到的?distributeYieldInternal?函數和?updateprotocolBalance?函數的功能都是查詢當前?Protocol?函數中所有代幣的余額,注意這里面?normalizedBalance?的意思是對余額歸一化處理。

用戶可以調用?deposit?函數,通過指定?Protocol?和token以及token的amount,將一定數量的代幣存入到和Akropolis中,Akropolis根據用戶存入的代幣數量給用戶返還Akropolis的LPToken。隨后使用用戶投資的token投入到?Protocol?中。

行情 | ETH 1小時跌幅超過2.50%:據Bitfinex數據顯示,ETH 現報價125.00美元,1小時內跌幅超過2.50%,波動較大,請做好風險控制[2019/1/16]

withdraw?fucntion:

用戶通過調用?withdraw?函數,取出之前通過?deposit?函數存入的token,獲取利息。

0x2.攻擊原理

我們注意到,在?Akropolis.deposit?函數中,要先計算?beforeBalance,然后調用token的?transferFrom?函數,將token轉到?Protocol?中,最后計算?afterbalance,正常邏輯下這種計算方式是正確的,但是如果攻擊者提供的token地址是一個惡意地址,那么在這種情況下,實際有效的token并沒有轉到?Protocol?賬戶中,并且?Akropolis.deposit?沒有防止重入的機制。這樣就使得攻擊者可以利用1.token地址未經校驗,2.?deposit?函數沒有放重入機制來對Akropolis進行攻擊。攻擊流程圖如下:

STEP1:

攻擊者首先調用?Akropolis.deposit?函數,傳遞的token地址參數是一個惡意合約地址。函數內部首先計算?balanceBefore1,然后由于攻擊者傳遞進來的token合約地址是攻擊者偽造的faketoken,所以Akropolis緊接著調用了?fakeToken.transferFrom?函數。

STEP2:

在?fakeToken.transferFrom?函數中,該合約再次調用?Akropolis.deposit,傳遞的token地址就是真實的DAI的地址,所以在第二次調用?deposit?的邏輯是一個正常邏輯:攻擊者存入一筆DAI,然后Akropolis根據?balanceAfter2-balanceBefore2?為攻擊者mint出對應的LPtoken。注意:這里面?balanceBefore2=balanceBefore1。

STEP3:

在step2結束后,交易控制流返回到第一次的deposit之中,注意:這時候Akropolis計算了?balanceAfter1?并且?balanceAfter1=balanceAfter2,然后根據step1中的?balanceBefore1?計算出?balance?之差,再一次給攻擊者mint出LPtokens。

雖然在整個交易中攻擊者只給?Protocol?傳進去一筆約$25k的DAI,但是由于重入的機制,導致的第二次?deposit?之后?balanceBefore1?沒有及時更新,使得Akropolis在函數控制流返回到第一次?deposit?函數中的時候以為攻擊者又給?Protocol?轉移了$25k的DAI。從而給用戶再一次mint出對應的LPtokens。

Others

總體而言,攻擊者通過重入構造惡意token合約的方式,在僅僅花費$25kDAI的情況下使得Akropolis以為攻擊者存入了$50kDAI,最后取出這50kDAI,完成攻擊,獲利25kDAI。

Step3中我們提到了其實?balanceAfter2?比?balanceAfter1?小1,這個原因是在deposit的后續操作中會將用戶傳遞進來的token注入到?Curve?的池子之中,而?Curve?的合約中會檢查?Curve?之中Token的余額變化,如果說池子的余額沒有變化,那么?Curve?就會執行?revert。所在faketoken的?transferFrom?函數中一定要往?protocol?之中轉一筆錢,不過數量不限。

可以看出在faketoken的?transferFrom?函數中攻擊者向?Protocol?轉了1個DAI。

0x3.總結

由于Akropolis并沒有對用戶傳遞進來的token參數進行校驗,加上?deposit?函數沒有防重入,導致攻擊者利用偽造的tokencontract重入?deposit?函數,從而達到偷天換日,魚目混珠,使用少量的DAI換出大量的DAI的效果。

BlockSec團隊以核心安全技術驅動,長期關注DeFi安全、數字貨幣反洗錢和基于隱私計算的數字資產存管,為DApp項目方提供合約安全和數字資產安全服務。團隊發表20多篇頂級安全學術論文(CCS,USENIXSecurity,S&P),合伙人獲得AMiner全球最具影響力的安全和隱私學者稱號(2011-2020排名全球第六).研究成果獲得中央電視臺、新華社和海外媒體的報道。獨立發現數十個DeFi安全漏洞和威脅,獲得2019年美國美國國立衛生研究院隱私計算比賽(SGX賽道)全球第一名。團隊以技術驅動,秉持開放共贏理念,與社區伙伴攜手共建安全DeFi生態。

https://www.blocksecteam.com/

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