以Kadena智能合約為例 簡析如何規避重入攻擊和跨函數攻擊_RED

在這篇文章中，我們將簡要地解釋重入和跨函數重入之間的區別，以及圖靈不完備性如何能夠防止一些這樣的攻擊。

其中我們將提供一個跨函數重入利用的案例，該案例中Kadena區塊鏈使用的是編程語言Pact，但圖靈不完備性并未防止該惡意利用的發生。

事件簡介

Kadena區塊鏈旨在實現比其他L1鏈更高的可擴展性、安全性和可用性。其開發了一種新的語言用以編寫智能合約：Pact。

這種語言是人類可讀的，且易于形式化驗證，并具備可提高安全性的圖靈不完備性。

這里提到的圖靈不完備性意味著Pact無法做到圖靈完備編程語言所能做到的那些事——看起來好像是個劣勢，但其實智能合約編程，哪怕是最復雜的DeFi協議也很少會需要用到圖靈完備性。

圖靈不完備性最重要的一點是沒有無界遞歸。雖然這確實大大減少了攻擊面，但一些「經典」攻擊是無法被100%避免的，接下來我們就會講述跨函數重入的問題。

硬件錢包OneKey獲香港數碼港50萬港元資助:5月24日消息，硬件錢包 OneKey 獲香港數碼港 50 萬港元資助，并獲得了數碼港提供的辦公空間。OneKey 表示正加緊與香港當地政府保持溝通，并著眼于在香港申請相關的加密牌照。[2023/5/24 22:14:57]

經典重入攻擊

重入攻擊是非常常見的安全問題。這個問題不僅很難被開發者發現，也很難被審計師審查出其會導致的所有潛在后果。

重入攻擊取決于函數在進行外部調用之前和之后執行的特定任務的順序。

如果一個合約調用了一個不受信任的外部合約，攻擊者可以讓它一次又一次地重復這個函數調用，形成一個遞歸調用。而如果重新輸入的函數執行重要的任務，那這可能就會導致災難性的后果。

下方是一個簡化的例子。

我們把易受攻擊的合約稱為unsafe合約，把惡意的合約稱為Attack合約。

Ledger副總裁：Ledger芯片無法實現完全開源，但用戶可自行運行Recover協議:5月17日消息，硬件錢包制造商Ledger副總裁Nicolas Bacca在社交媒體發文表示，Ledger芯片無法實現完全開源，我們已經開源了所有的應用程序，但是我們可以改進控制板和操作系統(Recover的部分功能就屬于這兩部分)。目前最簡單的方法是讓用戶自己運行Recover協議，而設計時已考慮到了這一點。此前報道，硬件錢包Ledger推出基于ID的密鑰恢復服務Ledger Recover，引部分用戶反對。[2023/5/17 15:07:18]

1.攻擊者調用unsafe合約，以將資金轉移到Attack合約中。

2.收到調用之后，unsafe合約首先檢查攻擊者是否有資金，然后將資金轉移到Attack合約。

3.收到資金后，Attack合約執行回退函數，在它能夠更新余額之前回調到不安全的合約，從而重新啟動該過程。

比特幣全網未確認交易數量為18424筆:金色財經報道，BTC.com數據顯示，目前比特幣全網未確認交易數量為18424筆，全網算力為352.54 EH/s，24小時交易速率為3.40交易/s，目前全網難度為48.71 T，預測下次難度下調0.28%至48.58 T，距離調整還剩13天15小時。[2023/4/21 14:17:07]

因為這種攻擊是通過無界遞歸調用進行的，所以如果語言不是圖靈完備的，攻擊就不可能進行。

跨函數重入

跨函數重入類似于經典的重入攻擊，除了重入的函數與進行外部調用的函數功能不同。這種重入攻擊通常更難被發現——因為在復雜的協議中，組合的可能性太多，無法手動測試每個可能的結果。

數字證券平臺BEX獲得毛里求斯證券代幣交易許可證:金色財經報道，數字證券平臺BEX Mauritius Block Exchange（BEX）宣布，獲得毛里求斯金融服務委員會（FSC）頒發的證券交易系統許可證，允許其運營證券代幣交易平臺。據了解，BEX為企業發行人提供了一種快速、經濟方式將傳統證券代幣化，使其可以在BEX上作為數字證券進行交易，并提供給國際資本市場的投資者。（businesswire）[2022/12/6 21:26:10]

這就引出了我們的概念證明：使用Pact語言進行簡單的跨函數重入攻擊。

Pact模塊中的簡單跨函數重入

正如我們在下方代碼片段中看到的，合約中的函數對另一個實現特定接口的合約進行外部調用。這允許重入一個設計好的攻擊合約。Pact中的功能是內置函數，可授予用戶權限來執行敏感任務。以下代碼僅供說明之用，并非取自真實案例合約。

Arbitrum One主網將于8月31日遷移到Nitro ，將降低交易成本:8月5日消息，以太坊擴容解決方案Arbitrum開發商Offchain Labs今日宣布，ArbitrumOne主網將于8月31日遷移到Nitro，該時間系ArbitrumOne首次在公共測試版中打開的一周年紀念日。

Offchain Labs表示，在主網遷移前一周，即8月24日，計劃進行一次影子分叉遷移，作為主網遷移前的最后一次彩排。影子分叉允許運行一條平行鏈，該鏈復制另一條鏈的狀態，并仍然接收來自主鏈的傳入交易。

金色財經此前消息，以太坊Layer2網絡Arbitrum開發者于7月25日稱，即將把ArbitrumOne升級至Nitro堆棧，并公布了測試網升級計劃，會在測試網遷移成功后的幾周內升級至主網。[2022/8/5 12:03:30]

我們將使用的代碼例子包含三個部分：

1.?合約接口

用以使主合約與一個惡意的外部模塊進行交互

2.主要模塊

被攻擊的模擬示例合約

首先，數據庫被定義為一個表，其中字符串存儲在具有關聯十進制數的行中。

然后定義了一個能力：CREDIT。這個條件將是credit函數所需要的，但只被with_capability語句中的bad_function內部授予。這意味著直接調用credit會失敗。

現在，函數credit被定義如下：它增加了作為輸入的字符串的余額。如果該地址不在表中，它還會創建該條目。

最后，函數bad_function增加了legit_address的余額，但也執行了對符合之前定義的接口的合約的調用，該合約可以作為一個輸入參數提供。函數get-balance允許我們讀取該表格。

3.用于觸發重入的模塊：

重新進入主模塊，調用credit函數

大致流程如下：

a.以攻擊合約為參數調用bad_function

b.?CREDIT功能被授予

c.“legit_address”的余額增加了10

d.?調用惡意模塊的external_function：因為它仍然具有CREDIT功能，它可以重新進入合約并直接調用credit函數，給"attacker_address"一個100的余額。

之后，返回10，返回100。

重入成功。

現在，如果我們不重入調用credit，而是嘗試重入再次調用bad_function，會發生什么？即使第一次調用credit成功，由于重入是在bad_function中，這將是一個遞歸調用且執行將會失敗。

現在，如果我們嘗試直接調用external_function，這將不起作用，因為所需的功能CREDIT沒有被授予。

寫在最后

通過移除無界遞歸，圖靈不完備性可以防止一些重入攻擊的載體。

然而，由于跨函數重入可以在沒有遞歸調用的情況下進行，圖靈不完備性并不能阻止所有此類攻擊載體，因此用戶在與這種語言交互時不應該假設重入不會造成惡劣影響。

重入和跨函數重入是非常常見的安全問題，Web3.0領域也因此發生了一系列規模巨大的攻擊事件。

Pact作為一種智能合約編程語言，極具潛力。

它采取的方法與其他語言如Solidity或Haskell有些不同。Pact并不完全依靠圖靈不完備性來提高安全性；該語言被設計地更容易閱讀、理解和正式驗證。

然而，沒有哪種編程語言能對所有的攻擊載體免疫。因此開發者必須了解他們所使用的語言的獨特功能，并且在部署前對所有項目進行徹底審計。

目前，CertiK的審計及端到端解決方案已覆蓋目前市面上大部分生態系統，并支持幾乎所有主流編程語言，就區塊鏈平臺、數字資產交易平臺、智能合約的安全性等領域為各個生態鏈提供安全技術支持。

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