Solidity编译器漏洞分析:ABI重编码的缺陷

漏洞详情

ABI?编码格式是用在用户或合约对合约进行函数调用,传递参数时的标准编码方式。具体可以参考?Solidity?官方关于ABI?编码的详细表述。

在合约开发过程中,会从用户或其他合约传来的?calldata?数据中,获取需要的数据,之后可能会将获取的数据进行转发或?emit?等操作。限于?evm?虚拟机的所有?opcode?操作都是基于?memory、stack?和?storage,所以在?Solidity?中,涉及到需要对数据进行?ABI?编码的操作,都会将?calldata?中的数据根据新的顺序按照?ABI?格式进行编码,并存储到?memory?中。

该过程本身并没有大的逻辑问题,但是当和?Solidity?的cleanup?机制结合时,由于?Solidity?编译器代码本身的疏漏,就导致了漏洞的存在。

根据?ABI?编码规则,在去掉函数选择符之后,ABI?编码的数据分为?head?和?tail?两部分。当数据格式为固定长度的?uint?或?bytes?32?数组时,ABI?会将该类型的数据都存储在?head?部分。而?Solidity?对?memory?中?cleanup?机制的实现是在当前索引的内存被使用后,将下一个索引的内存置空,以防止下一索引的内存使用时被脏数据影响。并且,当?Solidity?对一组参数数据进行?ABI?编码时,是按照从左到右的顺序进行编码!!

基于Solana的NFT项目Okay Bears地板价突破110SOL:金色财经消息,据OpenSea最新数据显示,基于Solana的NFT项目Okay Bears地板价突破110SOL(目前为111SOL),24小时交易额在OpenSea排名第三,24小时交易额为 105956 SOL。[2022/4/29 2:40:07]

为了便于后面的漏洞原理探索,考虑如下形式的合约代码:

contractEocene{

????????eventVerifyABI(bytes,?uint);

????????functionverifyABI(bytescalldataa,uintcalldatab)public?{

????????????????emitVerifyABI(a,b);?//Event数据会按照?ABI?格式编码之后存储到链上

??????}

}

合约?Eocene?中?verifyABI?函数的作用,仅仅是将函数参数中的不定长?bytesa?和定长?uintb?进行?emit。

这里需要注意,event?事件也会触发?ABI?编码。这里参数?a,?b?会编码成?ABI?格式后再存储到链上。

我们使用?v?0.8.14?版本的?Solidity?对合约代码进行编译,通过?remix?进行部署,并传入verifyABI(,)。

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首先,我们看一看对verifyABI(,)的正确编码格式:

0x?5?2c?d?1?a?9?c?????????????????????????????????//bytes?4(sha?3("verify(btyes,?uint)"))

0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000060??????//indexof?a

0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000011111??????//b

0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000022222??????//b

Solana链上DEX平台Raydium总交易量突破400亿美元,创历史新高:1月11日,Solana链上DEX平台Raydium总交易量突破400亿美元,达到40,059,263,619美元,当前总锁仓量为1,221,157,128美元。[2022/1/11 8:41:03]

0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000002??????//lengthofa

0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000040??????//indexofa

0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000080??????//indexofa

0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000003??????//lengthofa

aaaaaa?0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000??????//a

0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000003??????//lengthofa

SOL 24小时资金净流出19.81亿元人民币:金色财经监测数据显示,加密货币市场24小时资金净流出排名前三分别为[2021/9/1 22:53:13]

bbbbbb?0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000??????//a

如果?Solidity?编译器正常,当参数a,?b被?event?事件记录到链上时,数据格式应该和我们发送的一样。让我们实际调用合约试试看,并对链上的?log?进行查看,如果想自己对比,可以查看该TX。

成功调用后,合约?event?事件记录如下:

!!震惊,紧跟?b的,存储?a?参数长度的值被错误的删除了!!

0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000060??????//indexof?a

0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000011111??????//b

0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000022222??????//b

0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000??????//lengthofa???whybecome0??

动态 | Solana TdS测试网验证节点达72个,已处理5500万笔交易:高性能公链Solana近日发布推特称,其TdS测试网验证节点已达72个,知名节点运营服务商Chorus One、melea、HashQuark、Easy 2 Stake等位列前十。截止目前,Solana TdS测试网已处理超5500万笔交易,出块时间仅0.5秒。[2020/2/19]

0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000040??????//indexofa

0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000080??????//indexofa

0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000003??????//lengthofa

aaaaaa?0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000??????//a

0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000003??????//lengthofa

bbbbbb?0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000??????//a

为什么会这样?

正如我们前面所说,在?Solidity?遇到需要进行?ABI?编码的系列参数时,参数的生成顺序是从左至,具体对?a,?b?的编码逻辑如下

Solidity?先对?a?进行?ABI?编码,按照编码规则,a?的索引放在头部,a?的元素长度以及元素具体值均存放在尾部。

处理?b?数据,因为?b?数据类型为?uint格式,所以数据具体值被存放在?head?部分。但是,由于?Solidity?自身的?cleanup?机制,在内存中存放了?b之后,将?b数据所在的后一个内存地址(被用于存放?a?元素长度的内存地址)的值置?0?。

ABI?编码操作结束,错误编码的数据存储到了链上,SOL-2022-6?漏洞出现。

在源代码层面,具体的错误逻辑也很明显,当需要从?calldata?获取定长?bytes?32?或?uint?数组数据到?memory?中时,Solidity?总是会在数据复制完毕后,将后一个内存索引数据置为?0?。又由于?ABI?编码存在?head?和?tail?两部分,且编码顺序也是从左至右,就导致了漏洞的存在。

具体漏洞的?Solidity?编译代码如下:

当源数据存储位置为?Calldata,且源数据类型为?ByteArray,String,或者源数组基础类型为?uint?或?bytes?32?时进入ABIFunctions::abiEncodingFunctionCalldataArrayWithoutCleanup()

进入之后,会首先通过fromArrayType.isDynamicallySized()对源数据是否为定长数组来对源数据进行判断,只有定长数组才符合漏洞触发条件。

将isByteArrayOrString()判断结果传递给YulUtilFunctions::copyToMemoryFunction(),根据判断结果来确定是否在?calldatacopy?操作完成后,对后一个索引位置进行?cleanup。

上诉几个约束条件结合,就只有位于?calldata?中的源数据格式为定长的?uint?或?bytes?32?的数组复制到内存时才能触发漏洞。也即是漏洞触发的约束条件产生的原因。

由于?ABI?进行参数编码时,总是从左到右的顺序,考虑到漏洞的利用条件,我们必须要明白,必须在定长的?uint?和?bytes?32?数组前,存在动态长度类型的数据被存储到?ABI?编码格式的?tail?部分,且定长的?uint?或?bytes?32?数组必须位于待编码参数的最后一个位置。

原因很明显,如果定长的数据没有位于最后一个待编码参数位置,那么对后一内存位置的置?0?不会有任何影响,因为下个编码参数会覆盖该位置。如果定长数据前面没有数据需要被存储到?tail?部分,那么即便后一内存位置被置?0?也没有关系,因为该位置并不背?ABI?编码使用。

另外,需要注意的是,所有的隐式或显示的?ABI?操作,以及符合格式的所有?Tuple,都会受到该漏洞的影响。

具体的涉及到的操作如下:

event

error

abi.encode*

returns??????//thereturnoffunction

struct???????//theuserdefinedstruct

allexternalcall

当合约代码中存在上诉受影响的操作时,保证最后一个参数不为定长的?uint?或?bytes?32?数组

使用不受漏洞影响的?Solidity?编译器

寻求专业的安全人员的帮助,对合约进行专业的安全审计

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