比特幣:合約實現中的事與愿違——實現與設計不符_balance

針對區塊鏈安全問題，成都鏈安科技團隊每一周都將出智能合約安全漏洞解析連載，希望能幫助程序員寫出更加安全牢固的合約，防患于未然。

引子：出塵花品愛池荷，零落秋風可奈何——《病中詠秋荷》清·蔡桓

本期話題

邏輯判斷失誤事與愿違，功能實現不周弄巧成拙

智能合約作為區塊鏈技術革命的核心，乘著以太坊興起的潮流，發展至今已經兩年有余。智能合約的理念最早可以追溯到1995年，幾乎與互聯網同時出現。廣受贊譽的密碼學家尼克薩博最早提出了這個術語，他也是為比特幣打下基礎的學者之一。隨著比特幣的出現和應用，讓智能合約的理念有了實現的機會。

從原理上來說，智能合約的執行依靠的是條件的觸發，也就是類似于程序中的if-then語句。也就是說，智能合約對于其中合同條款的執行取決于預先編譯好的邏輯判斷，進而與真實世界的資產進行交互。本期，我們歸納總結了一些在從設計到實現的過程中出現安全漏洞。

安全團隊：Team Finance資金受損或因合約實施不嚴謹所致:金色財經報道，據歐科云鏈監測，Team Finance安全事件中除攻擊中的合約漏洞外，Uniswap V3的遷移合約實施不嚴謹或是造成損失的主因之一。

此前報道，Team Finance稱1450萬美元Token被盜，協議暫時停用。[2022/10/28 11:53:10]

智能合約愈發復雜

我們都知道，一個智能合約包含兩部分：代碼邏輯和數據。

相比于比特幣的腳本語言，智能合約發展的一個終極目標就是“圖靈完備”，簡單來說，就是無論怎樣復雜的交易邏輯或功能都可以實現。

智能合約的開發經過一段時間的沉淀，已經由最初簡單的轉賬、付款等功能需求，向越來越多的交易功能和邏輯進化，比如凍結、暫停、中止、授權。根據復雜性理論，越復雜的系統越容易有出錯的可能。因此，越是功能強大的智能合約，其邏輯就越是復雜，也越容易出現邏輯上的漏洞。

央行：數字人民幣可通過智能合約實現可編程性:7月16日消息，中國人民銀行發布《中國數字人民幣的研發進展》白皮書，其中提到，“數字人民幣通過加載不影響貨幣功能的智能合約實現可編程性，使數字人民幣在確保安全與合規的前提下，可根據交易雙方商定的條件、規則進行自動支付交易，促進業務模式創新。”

央行還表示，利用智能合約技術，賦予數字人民幣可編程特性，提升擴展能力，促進與應用場景的深度融合。[2021/7/16 0:58:02]

開發合約也會言多必失？

打個比方來說，邏輯更加復雜的代碼相當于更龐大的城池，在容納更多人口的同時，需要防守的地方也更多。有些精心設計而又容易忽視防范的地方，比如錯綜復雜的下水道系統，正是容易讓整個城池淪陷的重大隱患。

同樣，在智能合約中，開發者為自己的合約設計的特殊功能意在穩固代幣的市值或者項目的壽命，而正是在這些邏輯和功能中，一個細微的失誤，比如>、<、+、-這些符號的錯誤就可能導致整個邏輯與預想出現嚴重的偏差，留下致命的隱患。

Gate.io已上線QTUM、SERO和VET永續合約實盤交易:據官方公告，Gate.io已上線QTUM/USDT, SERO/USDT, VET/USDT永續合約實盤交易，支持1-20倍做多和做空操作，杠桿率可以在下單時自行選擇。Gate.io永續合約是最活躍的區塊鏈資產合約市場之一，日交易量高達8億美金，結算類型分為“BTC結算永續合約”和“USDT結算永續合約”兩種。Gate.io提示：請用戶務必在完全了解風險并能承擔風險的情況下參與，Gate.io平臺不對投資行為承擔擔保、賠償等責任。[2020/12/30 16:04:34]

代碼實現失誤漏洞總結

我們將代碼實現過程中產生的失誤分為兩種：

1.邏輯判斷錯誤

Solidity的if或者require等條件判斷表達式對合約代碼執行做出限制，開發者如果在編寫合約時寫出了錯誤的判斷條件，將會造成比較大的邏輯錯誤，影響合約正常使用。

OKEx BTC合約實時持倉量7.71億美金:據合約帝最新數據，今日OKEx BTC合約實時持倉量7.71億美金，占全網26.58%，位居第一。

OKEx交易大數據顯示，BTC合約多空持倉人數比為1.08，市場做多人數占優。BTC合約主動賣出量超過主動買入量，二者相差約0.26億美元。BTC合約精英持倉方面，做多賬戶為36%，做空賬戶為63%。[2020/11/27 22:22:00]

a)transferFlaw

在transferFrom()函數中，當對allowance值做校驗的時，誤將校驗邏輯寫反，從而使得合約代碼的邏輯判斷錯誤。有可能造成溢出或者任何人都能轉出任何賬戶的余額。

我們來看一個案例

if(allowed>=value)returnfalse;此處校驗邏輯寫反了，導致只要授權值allowed小于轉出額度，那么都能轉賬成功，利用這個漏洞，可以不經授權就可以轉出他人賬戶中的代幣。

BHEX永續合約實盤王者賽圓滿收官:據官方消息，BHEX攜手合約帝聯合舉辦的永續合約實盤王者賽，于3月7日20:00正式收官。經過6天的比賽，最終“JUN GE”、“firewa*008”、“清”分別以409.65%、187.91%、139.41%的收益率獲得了此次大賽的冠、亞、季軍，并分別獲得1500USDT、800USDT、400USDT的獎勵。此外，總榜前十、日榜前三，也均獲得了相應排名獎勵。

BHEX交易平臺主營現貨、永續合約和OTC業務，其中永續合約業務上線以來無宕機、無卡頓，交易深度、盤口價差、掛單量以及API穩定性等方面獲得用戶認可。[2020/3/7]

l漏洞修復

推薦使用require(allowed>=value);語句對授權額度進行判斷

b)pauseTransfer-anyone

以如下案例合約為例

onlyFromWallet中的判斷條件將==寫反了，寫成了!=，使得除了walletAddress以外，所有賬戶都可以調用enableTokenTransfer()和disableTokenTransfer()函數，這兩個函數可以開啟或者關閉合約的轉賬、授權以及燒幣功能，進而影響合約的正常使用。

l漏洞修復

使用正確的require判斷語句：

c)allowAnyone

分析如下案例合約

在transferFrom函數中，轉賬前未對allowed進行校驗，轉賬后對allow的計算也未使用SafeMath，使得任何賬戶都可可以不經授權就能夠轉出他人賬戶中的代幣，并且，如果轉賬額度_value大于allowed，allowed-=_value將發生溢出。

l漏洞修復

i.在轉賬前增加對allowed的檢查，require(allowed>=_value);;

ii.使用SafeMath對allow進行運算，

allowed=allowed.sub(_value);

d)approve-with-balance-verify

部分合約在函數approve()中，增加對被授權賬戶余額的校驗，要求授權的_amount小于或等于當前余額。

一方面，對余額的校驗并不能保證被授權賬戶一定可以轉出這個數量的金額:

i.在approve之后，token的所有者自己通過transfer函數，把token轉走，導致余額小于allowance。

ii.approve給多個人，其中一個人進行transferFrom操作后，可能導致余額小于之前給其他人approve過的值。

另一方面這個校驗可能導致外部合約無法正常調用，必須由Token項目方提前轉入一筆數額巨大的Token至中間賬戶才能繼續執行。

例如下面這個合約

l漏洞修復

去掉balances的校驗:

2.功能實現與設計不符

我們來詳細分析如下案例合約：

上述兩個函數重寫了ERC20標準中的transfer和transferFrom函數，添加了對凍結賬戶的檢查。

在transfer中，如果msg.sender被凍結，那么其不能進行代幣交易。

但是，我們注意到，在transferFrom中，并沒有對代幣轉出地址的檢查。

如此一來，一個被凍結的地址可以通過授權第三方，然后通過第三方地址向目標地址發送代幣，違背了設計中對凍結地址的限制。

l漏洞修復

在合約正式上鏈前，項目方應對合約進行充分的測試，確保其實現完全符合設計。

我本將心向明月，奈何明月照溝渠

以上的安全漏洞都是開發人員在實現某些功能需求時，出現低級錯誤或者只追求完成功能需求導致的。相信在漏洞被曝光或者被攻擊者利用時，開發者的內心也是崩潰的，感覺枉費了一番苦功夫。在沒有相關測試、審計團隊的協助下，對于此類實現與設計不符的漏洞可能真的束手無策，尤其是關于合約邏輯的檢測，可能需要用到形式化驗證運用數學建模的方法對于合約進行描述之后才能查遺補漏。但是，汲取他人教訓并且用于提高應該是每個先驅者在探索新領域時具備的素質，一個人可能會走的更快，而一群人，會走得更遠。

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