以太坊智能合约call注入攻击

TL;DR

这是我在先知安全大会上分享议题中的一部分内容。主要介绍了利用对call调用处理不当，配合一定的应用场景的一种攻击手段。

0x00 基础知识

以太坊中跨合约调用是指的合约调用另外一个合约方法的方式。为了好理解整个调用的过程，我们可以简单将调用发起方合约当做传统web世界的浏览器，被调用的合约看作webserver，而调用的msg则是http数据，EVM底层通过ABI规范来解码参数，获取方法选择器，然后执行对应的合约代码。

当然，实际上智能合约的执行一般在打包交易或者验证交易的时候发生，上面的比喻只是方便理解。

在solidity语言中，我们可以通过call方法来实现对某个合约或者本地合约的某个方法进行调用。

调用的方式大致如下：

•  
  .call(方法选择器, arg1, arg2, …)
• .call(bytes)

如上所述，可以通过传递参数的方式，将方法选择器、参数进行传递，也可以直接传入一个字节数组，当然要自己去构造msg.data的结构。

Solidity编程中，一般跨合约调用执行方都会使用msg.sender全局变量来获取调用方的以太坊地址，从而进行一些逻辑判断等。

比如在ERC20标准中的transfer方法的实现中，就是使用msg.sender来作为扣款方：

function transfer(address _to, uint256 _value) returns (bool success) {
    ….
    balances[msg.sender] -= _value;
balances[_to] += _value;
….
}

0x01 攻击模型

Call方法注入漏洞，顾名思义就是外界可以直接控制合约中的call方法调用的参数，按照注入位置可以分为以下三个场景：

•     参数列表可控

        • 

.call(bytes4 selection, arg1, arg2, ...)

•     方法选择器可控

        • 

.call(bytes4selection, arg1, arg2, ...)

•     Bytes可控

        •

.call(bytesdata)

        •

.call(msg.data)

简单举个例子，比如存在一个合约B，代码如下：

contract B{
    function info(bytes data){
          this.call(data) ;
    }
    function secret() public{
        require(this == msg.sender);
        // secret operations
    }
}

其中有info和secret方法，secret方法中判断必须是合约自身调用才能执行。然而这里的info方法中有个call的调用，并且外界可以直接控制call调用的字节数组，因此如果外界精心构造一个data，这个data的方法选择器指定为secret方法，那么外部用户就可以以合约身份调用到这个secret方法，这样就会造成一定的风险。

 

0x02 具体场景

这里举两种实际的攻击场景：

（1）    bytes注入

在合约代码中，有个approveAndCallcode方法，这个方法中允许调用_spender合约的某些方法或者传递一些数据，通过引入了_spender.call来完成这个功能。

如果外界调用中指定_spender为合约自身的地址，就可以以合约的身份去调用合约中的某些方法。比如如果我们使用合约的身份去调用transfer方法：

只需要自己去构造bytes即可，比如把transfer的_to参数指定为我们自己的账户地址。这样其实就可以直接把合约账户中的代币全部转到自己的账户中，因为通过call注入，在transfer方法看来，msg.sender其实就是合约自己的地址。

（2）    方法选择器注入

比如这里有个logAndCall方法。

function logAndCall(address _to, uint _value, bytes data, string _fallback){
	…..
	assert(_to.call(bytes4(keccak256(_fallback)), msg.sender, _value, _data)) ;
	……
} 

这里我们对_fallback参数可控，也就是说我们可以指定调用_to地址的任何方法，但是后面跟了三个参数，分别是msg.sender,_value, _data，类型分别为address，uint256以及bytes。那么我们是不是只能调用参数类型必须为这三个的方法呢？

当然不是。这里涉及到EVM在处理calldata的一个特性。

比如Sample1合约中有个test方法，这个方法中有三个参数，都是uint256类型的。而Sample2通过call调用了Sample1的test方法，这里传入了5个参数，同样是可以调用成功的。这是因为EVM在获取参数的时候没有参数个数校验的过程，因此取到前三个参数1,2,3之后，就把4,5给截断掉了，在编译和运行阶段都不会报错。

利用这个特性，我们其实有很多攻击面，比如我们可以通过logAndCall中的call注入来调用approve方法：

这里的approve方法有两个参数，而且类型为address和uint256，所以我们是可以调用成功的。这样就可以将合约账户中的代币授权给我们自己的账户了。

 

0x03 深远的问题

ERC223标准是为了解决ERC20中对智能合约账户进行转币场景缺失的问题，可以看作是ERC20标准的升级版。但是在很多ERC223标准的实现代码中就带入了call注入的问题：

此外，很多合约在判断权限的时候会将合约自身的地址也纳入到白名单中：

如果这个合约中出现了call注入的问题，就可以绕过这种方式的权限判断，对合约造成一定的风险。

 

0x04 防护手段

针对本文提到的这个风险，作为开发者来说，需要对ERC223的实现进行排查，不要引入call注入问题，如果非要执行回调，则可以指定方法选择器字符串，避免使用直接注入bytes的形式来进行call调用。

对于一些敏感操作或者权限判断函数，则不要轻易将合约自身的账户地址作为可信的地址。