God.Game智能合约攻击事务分析
颁布功夫 2018-08-24
8月19日，，God.Game在以太坊区块链上部署了自己的智能合约(地址位于https://etherscan.io/token/0xca6378fcdf24ef34b4062dda9f1862ea59bafd4d，，简称God合约)，，时隔一天攻击者就盗取了该合约的243个以太币，，价值超过6万美元。。OG东方厅ADLab在监控到该事务后，，对该攻击进行了具体的分析和重现。。
一、、攻击回溯
通过etherscan能够看到攻击者的以太币提取买卖：：
买卖详情如下，，即攻击者0xc30e89db73798e4cb3b204be0a4c735c453e5c74（简称攻击者1）挪用了God合约的withdraw函数进行提币：：
查看攻击者1在God合约中是否持有token，，靠近20万的数量。。
查看攻击者1在withdraw挪用之前对God合约的挪用，，如下：：
从攻击者1的买卖来看，，它发往God合约的最早买卖是sell挪用，，注明在sell之前它就已经有了God合约的token。。那么攻击合约在此之前，，注定有其它账户给它转移过token。。不然，，它不会有能够sell的token。。
在追踪攻击者1的token变动过程中，，我们发现别的一个攻击者（简称攻击者2，，地址为0x2368beb43da49c4323e47399033f5166b5023cda），，它挪用了一个攻击合约（地址为0x7f325efc3521088a225de98f82e6dd7d4d2d02f8）给攻击者1转移了20万token：：
攻击者2挪用攻击合约的transfer函数，，指标地址为攻击者1，，数量为20万。。由于攻击合约并没有盛开源码，，因而这里的transfer函数仅仅是函数署名匹配的了局(有肯定几率是其它名字)。。那么，，攻击合约的20万token是从哪里得到的？？？
持续跟踪攻击者2和攻击合约，，发现攻击合约是由攻击者2创建的，，且攻击者2对攻击合约的挪用就是在God合约被攻击提现的功夫窗口中。。
从攻击者2的买卖行为，，能够看出他先给攻击合约转入4.3 token，，而后从攻击合约转出4.3 token。。此时，，攻击合约的token为0。。随后，，攻击合约直接转20万token给攻击者1（还转移了21万给别的一个地址），，这批注攻击者在挪用reinvest函数时应该使攻击合约的token产生了某种变动。。
接着分析这个reinvest买卖，，它是直接挪用不开源的攻击合约，，其内部机制我们并不明显。。但是，，这个买卖过程会触发God合约的两个事务，，onTokenPurchase和onReinvestment：：
通过这个事务的纪录数据，，能够看到该reinvest挪用使得合约判定采办token的以太代币数量为一个大数，，并且远远超出以太币刊行总量。。这个信息也反映出reinvest函数内部逻辑肯定产生了某种非预期的行为。。
通过度析God合约源码，，发现onReinvestment事务仅在God合约的reinvest函数中触发：：
可见，，onReinvestment的以太币参数的最终推算方式为：：
这一行代码显著存在整数溢出的理论可能，，由于它没有使用SafeMath等类似安全运算操作。。但这里溢出的值并不是经典0xfffff…等类似的大数，，而是一个够大但又远不及uint256极大值的数。。
仔细观察发现，，magnitude变量是2的64次方，，而后我们做一个等式变换：：
这样我们就找到了经典整数溢出的第一现场指纹，，只必要上面减法操作的第一操作数比第二操作数略小即可。�：：芟匀�，，第一操作数又可划分为两个子操作数的乘法，，只有任一个为零即导致了局为零。。此时，，第二操作数只有是肆意一个小正数即可产生上面的经典指纹。。
持续机关上述的操作数。。首先，，tokenBalanceLedger_[_customerAddress]在合约挪用的高低文中暗示挪用者持有的token。。因而，，只有挪用者不持有合约token，，这个值就是零。。此时无论profitPerShare_值为几多，，乘法了局都为零。。这样减法的第一操作数为零的前提，，就等闲机关出来了，，即挪用者不持有God合约token。。而后，，payoutsTo_是一个mapping对象，，合约挪用者的初始值为零，，必要使其为一个正数。。
分析God合约中批改payoutsTo_的代码有：：
攻击合约在reinvest挪用之前只执行过transfer挪用和withdraw挪用。。其中transfer挪用从攻击合约转token到外部账户，，所以不会批改合约的payoutsTo_值，，但withdraw函数会直接批改合约的payoutsTo_值。。因而，，只有在reinvest之前挪用一次withdraw函数就能够使得减法的第二操作数为一个正数。。
最后，，第一个操作数为零值，，第二个操作数为正数，，并且减法了局强制转换为无符号整数，，在没有使用安全运算库的前提下直接使用减法操作就会导致溢出，，了局为一个很大的正数。。至此，，攻击者的齐全攻击过程如下：：
二、、Remix复现
在分析了齐全攻击蹊径后，，我们能够机关出如下的攻击合约：：
在remix中依照如下步骤进行操作：：
（1）部署God合约（为了方便追踪内部数据结构的变动，，直接把全数成员和函数都重新界说为public）；；
（2）用1eth，，采办第一次token，，引用地址设置为0x00…；；
（3）再用一样的参数来采办一次（肯定要再来一次，，由于此时合约的profitPerShare_依然是零值，，这会导致withdraw挪用的函数修饰符失败）；；
（4）部署攻击合约Test（传递God合约地址给Test）；；
（5）挪用God合约的Transfer给Test发送Token（这里直接把采办的全数token都发送从前）；；
（6）挪用攻击合约Test的withdraw函数，，攻击合约的payoutsTo_已经被批改为大数；；
（7）挪用攻击合约Test的transfer函数把token全数给创建者，，Test此时占有的token为0，，payoutsTo_为大数；；
（8）挪用攻击合约的reinvest函数，，在日志中能够看到纪录采办token的eth为海量，，并且成功采办了大量token；；
（9）攻击合约Test通过溢出获得了大量token，，攻击者就能够从这个合约给其它地址转移token，，并进行售卖套取eth。。
三、、小结
God合约被攻击的缝隙点比力单一，，即尺度的整数溢出。。它的复杂在于整数溢出的利用有多个约束前提，，并且是在分歧的业务逻辑中：：
（1）在溢出攻击的业务逻辑中，，攻击者必须没有God的token，，且payoutsTo_值必须为正数；；
（2）要使payoutsTo_为正数，，攻击者就必须在其它业务逻辑中批改，，好比withdraw；；
（3）要执行withdraw，，攻击者就必须持有God的token（最终溢出时又不能持有token）。。
因而，，攻击者必要通过屡次触发God合约的分歧业务逻辑能力最终造成整数溢出。。
God合约的代码编写存在多处缺点：：
（1）给治理员留下肆意地址的token操控能力，，并且操控不触发事务。。这意味着批改是悄无声息的，，除非有人去轮询监控每个地址的token变动；；
（2）Token的某些转移过程没有挪用尺度ERC20事务接口，，导致etherscan上看到的token变动是极端不正确的，，不利于公开通明监督；；
（3）代码中不思考限度循环，，无意思的gas浪费（这也导致了在Remix调试中时时崩溃）；；
（4）合约中的业务逻辑没有注明规范，，仅盛开合约代码并不能等价于项目通明。。
一、、攻击回溯
通过etherscan能够看到攻击者的以太币提取买卖：：
买卖详情如下，，即攻击者0xc30e89db73798e4cb3b204be0a4c735c453e5c74（简称攻击者1）挪用了God合约的withdraw函数进行提币：：
查看攻击者1在God合约中是否持有token，，靠近20万的数量。。
查看攻击者1在withdraw挪用之前对God合约的挪用，，如下：：
从攻击者1的买卖来看，，它发往God合约的最早买卖是sell挪用，，注明在sell之前它就已经有了God合约的token。。那么攻击合约在此之前，，注定有其它账户给它转移过token。。不然，，它不会有能够sell的token。。
在追踪攻击者1的token变动过程中，，我们发现别的一个攻击者（简称攻击者2，，地址为0x2368beb43da49c4323e47399033f5166b5023cda），，它挪用了一个攻击合约（地址为0x7f325efc3521088a225de98f82e6dd7d4d2d02f8）给攻击者1转移了20万token：：
攻击者2挪用攻击合约的transfer函数，，指标地址为攻击者1，，数量为20万。。由于攻击合约并没有盛开源码，，因而这里的transfer函数仅仅是函数署名匹配的了局(有肯定几率是其它名字)。。那么，，攻击合约的20万token是从哪里得到的？？？
持续跟踪攻击者2和攻击合约，，发现攻击合约是由攻击者2创建的，，且攻击者2对攻击合约的挪用就是在God合约被攻击提现的功夫窗口中。。
从攻击者2的买卖行为，，能够看出他先给攻击合约转入4.3 token，，而后从攻击合约转出4.3 token。。此时，，攻击合约的token为0。。随后，，攻击合约直接转20万token给攻击者1（还转移了21万给别的一个地址），，这批注攻击者在挪用reinvest函数时应该使攻击合约的token产生了某种变动。。
接着分析这个reinvest买卖，，它是直接挪用不开源的攻击合约，，其内部机制我们并不明显。。但是，，这个买卖过程会触发God合约的两个事务，，onTokenPurchase和onReinvestment：：
通过这个事务的纪录数据，，能够看到该reinvest挪用使得合约判定采办token的以太代币数量为一个大数，，并且远远超出以太币刊行总量。。这个信息也反映出reinvest函数内部逻辑肯定产生了某种非预期的行为。。
通过度析God合约源码，，发现onReinvestment事务仅在God合约的reinvest函数中触发：：
可见，，onReinvestment的以太币参数的最终推算方式为：：
这一行代码显著存在整数溢出的理论可能，，由于它没有使用SafeMath等类似安全运算操作。。但这里溢出的值并不是经典0xfffff…等类似的大数，，而是一个够大但又远不及uint256极大值的数。。
仔细观察发现，，magnitude变量是2的64次方，，而后我们做一个等式变换：：
这样我们就找到了经典整数溢出的第一现场指纹，，只必要上面减法操作的第一操作数比第二操作数略小即可。�：：芟匀�，，第一操作数又可划分为两个子操作数的乘法，，只有任一个为零即导致了局为零。。此时，，第二操作数只有是肆意一个小正数即可产生上面的经典指纹。。
持续机关上述的操作数。。首先，，tokenBalanceLedger_[_customerAddress]在合约挪用的高低文中暗示挪用者持有的token。。因而，，只有挪用者不持有合约token，，这个值就是零。。此时无论profitPerShare_值为几多，，乘法了局都为零。。这样减法的第一操作数为零的前提，，就等闲机关出来了，，即挪用者不持有God合约token。。而后，，payoutsTo_是一个mapping对象，，合约挪用者的初始值为零，，必要使其为一个正数。。
分析God合约中批改payoutsTo_的代码有：：
攻击合约在reinvest挪用之前只执行过transfer挪用和withdraw挪用。。其中transfer挪用从攻击合约转token到外部账户，，所以不会批改合约的payoutsTo_值，，但withdraw函数会直接批改合约的payoutsTo_值。。因而，，只有在reinvest之前挪用一次withdraw函数就能够使得减法的第二操作数为一个正数。。
最后，，第一个操作数为零值，，第二个操作数为正数，，并且减法了局强制转换为无符号整数，，在没有使用安全运算库的前提下直接使用减法操作就会导致溢出，，了局为一个很大的正数。。至此，，攻击者的齐全攻击过程如下：：
二、、Remix复现
在分析了齐全攻击蹊径后，，我们能够机关出如下的攻击合约：：
在remix中依照如下步骤进行操作：：
（1）部署God合约（为了方便追踪内部数据结构的变动，，直接把全数成员和函数都重新界说为public）；；
（2）用1eth，，采办第一次token，，引用地址设置为0x00…；；
（3）再用一样的参数来采办一次（肯定要再来一次，，由于此时合约的profitPerShare_依然是零值，，这会导致withdraw挪用的函数修饰符失败）；；
（4）部署攻击合约Test（传递God合约地址给Test）；；
（5）挪用God合约的Transfer给Test发送Token（这里直接把采办的全数token都发送从前）；；
（6）挪用攻击合约Test的withdraw函数，，攻击合约的payoutsTo_已经被批改为大数；；
（7）挪用攻击合约Test的transfer函数把token全数给创建者，，Test此时占有的token为0，，payoutsTo_为大数；；
（8）挪用攻击合约的reinvest函数，，在日志中能够看到纪录采办token的eth为海量，，并且成功采办了大量token；；
（9）攻击合约Test通过溢出获得了大量token，，攻击者就能够从这个合约给其它地址转移token，，并进行售卖套取eth。。
三、、小结
God合约被攻击的缝隙点比力单一，，即尺度的整数溢出。。它的复杂在于整数溢出的利用有多个约束前提，，并且是在分歧的业务逻辑中：：
（1）在溢出攻击的业务逻辑中，，攻击者必须没有God的token，，且payoutsTo_值必须为正数；；
（2）要使payoutsTo_为正数，，攻击者就必须在其它业务逻辑中批改，，好比withdraw；；
（3）要执行withdraw，，攻击者就必须持有God的token（最终溢出时又不能持有token）。。
因而，，攻击者必要通过屡次触发God合约的分歧业务逻辑能力最终造成整数溢出。。
God合约的代码编写存在多处缺点：：
（1）给治理员留下肆意地址的token操控能力，，并且操控不触发事务。。这意味着批改是悄无声息的，，除非有人去轮询监控每个地址的token变动；；
（2）Token的某些转移过程没有挪用尺度ERC20事务接口，，导致etherscan上看到的token变动是极端不正确的，，不利于公开通明监督；；
（3）代码中不思考限度循环，，无意思的gas浪费（这也导致了在Remix调试中时时崩溃）；；
（4）合约中的业务逻辑没有注明规范，，仅盛开合约代码并不能等价于项目通明。。
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