GodGame漏洞原理以及黑客攻击手法分析
BCSEC 2306天前
在昨日，GodGame智能合约被曝存在漏洞，并且已经被黑客利用了，导致损失了200多个以太币，BCSEC对其进行了详细分析，得出其根本原因是由于某处关键数据整型溢出漏洞导致...
攻击手法
关于攻击手法，之前已经有很多相关区块链安全公司报道过了，不过有些并不是很详尽，BCSEC安全团队对黑客的攻击手法进行了一次比较全面的剖析。
黑客地址：0x2368beb43da49c4323e47399033f5166b5023cda。
黑客的攻击步骤：
这便是该黑客一系列的攻击步骤，乍一看，充满迷雾，攻击合约也没开源，只能靠逆向，经过BCSEC安全团队分析，该攻击合约只是相当于一个“代理”，举个例子，攻击者若调用攻击合约的withdraw函数，那么该攻击合约就会去调用godgame的withdraw函数，然后再把结果返回给攻击者。
那攻击者为何要使用攻击合约间接调用而不直接调用godgame合约，为何要调用这些函数呢？这便是本文的重点了，以下会对攻击者的每个步骤进行剖析。
分析
在理解漏洞之前我们需要先了解一下该合约中几个重要变量，方便后续理解：
1.payoutsTo变量，该变量是用于存储某个用户消费了多少分红
2.profitPerShare，该变量用于存储当前God代币所能产生的分红比例，非固定，是浮动的
3.tokenBalanceLedger，该变量用户存储某个用户的代币余额
4.mydi vidends ，获取当前用户的分红余额PS:看到上面几个变量，某些同学应该会很熟悉，没错，说得就是PoWH3D，这个合约代码和风靡一时的PoWH3D极其相似，熟悉PoWH3D的应该很容易理解，不熟悉的也没关系，这个看下这篇文章。
那么：这些变量之间的有何关联？
profitPerShare和tokenBalanceLedger的乘积便是某个用户所能得到的分红，但不是mydi vidends（最终的分红余额），因为有payoutsTo（分红支出），所以最终用户的分红余额的简化版计算方式为：
profitPerShare * tokenBalanceLedger - payoutsTo
从上面的公示我们能得到一个结论，那就是profitPerShare * tokenBalanceLedger是必须大于payoutsTo的，否则，在计算最终分红余额的过程中就会发生溢出，将导致显示的分红余额数值非常大。
我们再进一步推导，在没做容错的情况下（该合约确实没对计算最终分红进行容错处理），当profitPerShare * tokenBalanceLedger减少时，payoutsTo的值也需要进行一定量的减少，否则便会出现上述溢出的情况。
再进一步分析，我们检查profitPerShare变量所有可能的更改情况，我们发现该变量不会减少，只会增加，所以我们可以再进一步得出：
当tokenBalanceLedger减少时，payoutsTo也需要进行一定量的减少，否则会产生溢出。
根据合约代码，我们发现只有transfer系列的函数会导致tokenBalanceLedger减少
function transfer(address _toAddress, uint256 _amountOfTokens)
onlyTokenHolders()
public
returns (bool)
{
address _customerAddress = msg.sender;
require(_amountOfTokens >= MIN_TOKEN_TRANSFER
&& _amountOfTokens <= tokenBalanceLedger_[_customerAddress]);
bytes memory empty;
transferFromInternal(_customerAddress, _toAddress, _amountOfTokens, empty);
return true;
}根据如上代码，transfer函数最终都回调用transferFormInternal函数来进行实际转账，我们继续来看。
function transferFromInternal(address _from, address _toAddress, uint _amountOfTokens, bytes _data)
internal
{
require(_toAddress != address(0x0));
uint fromLength;
uint toLength;
assembly {
fromLength := extcodesize(_from)
toLength := extcodesize(_toAddress)
}
if (fromLength > 0 && toLength <= 0) {
// contract to human
contractAddresses[_from] = true;
contractPayout -= (int) (_amountOfTokens);
tokenSupply_ = SafeMath.add(tokenSupply_, _amountOfTokens);
payoutsTo_[_toAddress] += (int256) (profitPerShare_ * _amountOfTokens);
} else if (fromLength <= 0 && toLength > 0) {
// human to contract
contractAddresses[_toAddress] = true;
contractPayout += (int) (_amountOfTokens);
tokenSupply_ = SafeMath.sub(tokenSupply_, _amountOfTokens);
payoutsTo_[_from] -= (int256) (profitPerShare_ * _amountOfTokens);
} else if (fromLength > 0 && toLength > 0) {
// contract to contract
contractAddresses[_from] = true;
contractAddresses[_toAddress] = true;
} else {
// human to human
payoutsTo_[_from] -= (int256) (profitPerShare_ * _amountOfTokens);
payoutsTo_[_toAddress] += (int256) (profitPerShare_ * _amountOfTokens);
}
// exchange tokens
tokenBalanceLedger_[_from] = SafeMath.sub(tokenBalanceLedger_[_from], _amountOfTokens);
tokenBalanceLedger_[_toAddress] = SafeMath.add(tokenBalanceLedger_[_toAddress], _amountOfTokens);
// to contract
if (toLength > 0) {
ERC223Receiving receiver = ERC223Receiving(_toAddress);
receiver.tokenFallback(_from, _amountOfTokens, _data);
}
// fire event
emit Transfer(_from, _toAddress, _amountOfTokens);
}太冗长了，我们挑其中的重点看一下：
重点一
} else {
// human to human
payoutsTo_[_from] -= (int256) (profitPerShare_ * _amountOfTokens);
payoutsTo_[_toAddress] += (int256) (profitPerShare_ * _amountOfTokens);
}
// exchange tokens
tokenBalanceLedger_[_from] = SafeMath.sub(tokenBalanceLedger_[_from], _amountOfTokens);
tokenBalanceLedger_[_toAddress] = SafeMath.add(tokenBalanceLedger_[_toAddress], _amountOfTokens);通过这一段可以看到，在tokenBalanceLedger_[_from]减少时，payoutsTo_[_from]也会进行相应的减少，这是没问题的，但是我们注意到了“human to human”这个注释，难道contract to human还会有不同的情况？紧接着往上看contract to human的部分。
重点二
// contract to human
contractAddresses[_from] = true;
contractPayout -= (int) (_amountOfTokens);
tokenSupply_ = SafeMath.add(tokenSupply_, _amountOfTokens);
payoutsTo_[_toAddress] += (int256) (profitPerShare_ * _amountOfTokens);注意！在这段代码里面很明显没有对payoutsTo_[_from]有任何减少操作，通过我们上面推导出来的理论，这里没对payoutsTo做处理很可能导致计算最终分红余额的时候产生溢出。
好了，我们再回头看黑客的攻击手法：
前面的不重要，我们直接从黑客的第4个步骤，调用withdraw来解释，先看代码：
function withdraw()
onlyProfitsHolders()
public
{
// setup data
address _customerAddress = msg.sender;
uint256 _di vidends = mydi vidends(false);
// get ref. bonus later in the code
// update di vidend tracker 注意此处，此处会使payoutsTo_增加
payoutsTo_[_customerAddress] += (int256) (_di vidends * magnitude);
// add ref. bonus
_di vidends += referralBalance_[_customerAddress];
referralBalance_[_customerAddress] = 0;
// lambo delivery service
_customerAddress.transfer(_di vidends);
// fire event
emit onWithdraw(_customerAddress, _di vidends);
}上面的代码中我们自行加了一段注释，调用这个函数的目的很明显，增加payoutsTo的值，使计算最终分红余额的时候有溢出的条件。
然后是第5个步骤，调用transfer函数，通过上面的讲解，这里意义也很明确，减少tokenBalanceLedger的值，因为transfer对contract to human的处理不当，导致tokenBalanceLedger的值减少了，而payoutsTo的值没减少，满足溢出条件。
第6个步骤，调用reinvest函数，因为在第5个步骤中已经使分红余额溢出了，调用reinvest将分红转换成token。
第7个步骤，调用sell函数，因为调用reinvest产生了大量的token，godgame一个游戏机制是，流通的token那么token的价格就越高，产生这批token已经导致token的购买价格为天价，于是攻击者调用sell函数来销毁一部分token让token的价格降到正常，以便自己能顺利提款。
第8个步骤，调用transfer函数，将token转移到另外的账户，然后另外的账户直接将token兑换成分红后提现。
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