BLO:區塊參數依賴：合約之熵，安全之殤

編者按：本文來自成都鏈安科技，作者：鏈安科技，星球日報經授權發布。引子：橘生淮南則為橘，生于淮北則為枳，葉徒相似，其實味不同。所以然者何？水土異也。——《晏子春秋·雜下之十》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。前景提要上回說到，合約安全隱私未必，外部讀取暴露無遺。只要是儲存在storage里面，存在于區塊鏈上的變量，尤其是狀態變量，由于區塊鏈公開的特性，都是可以通過不執行合約直接從外部讀取的。因此，將隱私信息，不可公開的數據儲存在智能合約中是非常不安全的做法。即使進行有意或者無意的此類操作，都要及時附加相應的加密處理，避免因為對于可見性說明符的片面理解而留下安全隱患。全面理解代碼技術細節，融會貫通互聯網安全知識，才能安全應用區塊鏈技術。本期話題第十回，機制依賴參數主導，礦工操縱投機取巧山竹過境，氣候入秋，想必大家都感受到了久違的一絲涼意，這倒也與區塊鏈產業的“寒冬”有些應景。不過更令人心寒的還是近期以太坊游戲的事故頻發。例如，FOMO3D最近的第二次開獎，獲獎者仍然是黑客，使用的手段依然是我們在第六期游戲合約漏洞總結當中提到的“類似競態條件利用的阻塞交易手法”。還有我們之前在快訊中提到的Mycryptochamp這個游戲，其隨機數生成機制依賴的是可預測的參數，導致投機者輕易獲取空投，影響游戲公平性。這些游戲的機制都依據以太坊的特性來設計隨機數的產生，但是設計理念卻是在沒有理解這些特性的基本原理來定制的。因此如火如荼短時間炒作后，在無法實現公平游戲的情況下“迅速降溫”。本期，我們將重點分析游戲過于依賴區塊參數設計而產生的兩種漏洞——時間戳依賴和區塊哈希依賴。

現場 | Gavin Wood：polkadot已經超越以智能合約為中心的區塊鏈系統:金色財經現場報道，由Web3基金會主辦的Web3大會10月29日在上海舉行。Parity和 Polkadot創始人、Web3 基金會主席林嘉文在會上發表主旨演講表示，以太坊并沒有真正實現圖靈完備。以太坊是純鏈上操作模式，節點、礦工、智能合約均在鏈上，受到各種可消耗資源約束，同時還有其他問題。基于substrate的polkadot已經超越以智能合約為中心的區塊鏈系統，企業級應用越來越適合使用polkadot。[2020/10/29]

基礎小知識什么是區塊參數？以太坊的實現機制與比特幣有很大的差別，以太坊的每個區塊頭多了一些以太坊自身特殊的字段，用來表示區塊的屬性值，以太坊智能合約可以通過以太坊提供的接口讀取這些屬性值：block.blockhash(uintblockNumber)returns(bytes32)：指定區塊的區塊哈希——僅可用于最新的256個區塊且不包括當前區塊；而blocks從0.4.22版本開始已經不推薦使用，由blockhash(uintblockNumber)代替block.coinbase(address):挖出當前區塊的礦工地址block.difficulty(uint):當前區塊難度block.gaslimit(uint):當前區塊gas限額block.number(uint):當前區塊號block.timestamp(uint):自unixepoch起始當前區塊以秒計的時間戳now(uint):目前區塊時間戳需要注意的是：在同一個塊中，每筆交易讀取的區塊參數都是一樣的什么是熵？熵的概念最早起源于物理學，用于度量一個熱力學系統的無序程度。在信息論里面，熵是對不確定性的測量。所以在以太坊中，熵也就是我們所說的隨機性。對于一個以隨機性為核心的游戲合約，熵的變量的計算尤為重要。事故頻發問題凸顯上面講到的MyCryptoChamp體現，其合約中RandMod函數使用私有變量randNonce和父塊哈希作為參數生成隨機數。任何人都可以用web3.eth.getStorageAt()函數外部讀取私有變量randNonce，而父塊哈希在合約內外都可以讀取到。這樣產生隨機數的計算方法就已經被看破，投機者只需在計算出較理想的隨機數時加入游戲即可獲得空投。除此之外，國外已有專業人士ArsenyReutov分析了3649份智能合約，發現有43份存在類似的可被利用的漏洞，并將此類情況稱為假隨機數生成漏洞。如此看來，將區塊參數與熵聯系起來運用到游戲設計并不是個例。需要思考的是，以太坊的區塊參數能不能可靠的運用于熵。以太坊沒有提供類似于傳統編程語言的rand()函數。于是實現去中心化的熵已經成為一個頗具規模的問題，許多人參與了這個問題的考究，甚至連V神自己也發表了一片文檔提出了一些完善計劃，例如使用RanDAO或者私有隨機。具體請見這篇文檔https://vitalik.ca/files/randomness.html。所以，區塊參數能夠可靠的用于設計鎖倉功能，但是放在隨機數生成設計當中，它的地位相當不可靠，形象的來說，同樣的橘樹，生長在淮南長出甜的橘，生長在淮北長出苦的枳。

人民創投成立區塊鏈研究院 聚焦行業難點痛點:人民網報道， 由人民網人民創投等主辦的2018全球鏈界科技發展大會今天在京召開。會議期間，人民網舉行了人民創投區塊鏈研究院成立儀式。[2018/6/23]

區塊參數依賴漏洞返例一、時間戳依賴數據塊時間戳歷來被用于各種應用，例如隨機數的函數，鎖定一段時間的資金以及時間相關的各種狀態變化的條件語句。礦工有能力稍微調整時間戳，如果在智能合約中使用錯誤的塊時間戳，這可能會證明是相當危險的。block.timestamp或者別名now可以由礦工操縱，如果他們有這樣做的動機。例如下面這個簡單的游戲合約：

這份合約表現得像一個簡單的彩票。每塊一筆交易可以打賭10ether贏得合約余額的機會。這里的假設是，block.timestamp關于最后兩位數字是均勻分布的。如果是這樣，那么將有1/15的機會贏得這個彩票。但是，正如我們所知，礦工可以根據需要調整時間戳。在這種特殊情況下，如果合約中有足夠的ether，解決某個區塊的礦工將被激勵選擇一個block.timestamp%15==0或now%15==0的時間戳。在這樣做的時候，他們可能會贏得這個合約以及塊獎勵。由于每個區塊只允許一個人下注，所以這也容易受到前置交易攻擊。在實踐中，塊時間戳是單調遞增的，所以礦工不能選擇任意塊時間戳。但是它們也限制在將來設置不太遠的塊時間，因為這些塊可能會被網絡拒絕。二、區塊哈希依賴在一些賭博游戲合約中，使用區塊頭相關的參數來產生隨機數：區塊號(block.number)、區塊時間戳(block.timestamp)、區塊難度(block.difficulty)、區塊gas限制(block.gaslimit)等。當以太坊上礦工挖出一個區塊時，此時區塊頭的相關參數就可以被礦工獲知，一些惡意挖礦的礦工可以利用這些區塊參數進行攻擊。例如下面這個游戲合約

金色財經現場報道 VeChain CEO陸揚：正與寶馬合作 為每輛車提供區塊鏈上的ID:金色財經現場報道，今日在Coindesk 2018共識會議上，VeChain CEO陸揚表示他們正在與寶馬合作開發PoC，為每輛車提供區塊鏈上的唯一ID，讓每個供應商的車輛數據生成保持“1 + 1>2”的效果。品牌是來自消費者的看法，一般來講就是信任，這正是區塊鏈可以提供的。[2018/5/16]

一個實現輪盤賭博的智能合約中，其邏輯是如果下一個塊哈希值以偶數結尾，則返回一個黑色數字。一個礦工可以在黑色上下注100萬美元。如果他們挖出下一個區塊并發現區塊哈希值以奇數結尾，他們會丟棄該塊、繼續挖礦、直到他們挖出一個塊哈希值為偶數的塊，從而從漏洞合約中獲利。漏洞修復隨機數生成的方法有很多，并不一定要依賴區塊參數，下面介紹兩種理念防范礦工或者投機者。隨機數的來源盡量來自于區塊鏈之外，這可以在具有諸如commit-reveal之類的系統的對等體之間完成。通過將信任模型改變為一組參與者來完成。這也可以通過中心化的實體來完成，該實體充當隨機預言。根據Solidity官方建議，合約開發者可以使用鏈外的第三方服務，比如Oraclize來獲取隨機數。總的來說，塊變量不應該用于隨機種子，因為它們可以被礦工操縱。問渠哪得清如許？為有源頭活水來這些漏洞，類似事件，慘烈教訓，對區塊鏈產業進入寒冬負有不可推卸的責任，從技術角度不斷加強對于新知識的正確理解與使用，提高智能合約的安全性是讓這個產業冰消雪融，讓項目方、參與方合力破冰前行的唯一希望。望各位學而思之、思而踐之、踐而悟之。

A股收盤 區塊鏈收漲1.12%:區塊鏈板塊今天表現強于大盤，區塊鏈板塊指數漲1223.011點，漲1.12%，資金凈流入10.19億。76只概念股中，43只上漲，31只下跌，其中銀之杰、用友網絡、科藍軟件漲停，北信源漲8.97%，安妮股份漲7.35%，跌幅方面，恒銀金融跌8.09%，匯金科技跌5.95%，愷英網絡跌5.69%。[2018/4/16]

引用：:EntropyIllusion:https://hackernoon.com/hackpedia-16-solidity-hacks-vulnerabilities-their-fixes-and-real-world-examples-f3210eba5148:PredictingRandomNumbersinEthereumSmartContracts:https://blog.positive.com/predicting-random-numbers-in-ethereum-smart-contracts-e5358c6b8620:ValidatorOrderingandRandomnessinPoS:https://vitalik.ca/files/randomness.html:RANDAO:ADAOworkingasRNGofEthereum:https://github.com/randao/randao:智能合約隨機數算法漏洞影響游戲公平性:https://mp.weixin.qq.com/s/fnp980bzQjRqNEVuj518lA:深入理解Solidity:https://solidity-cn.readthedocs.io/zh/develop/units-and-global-variables.html#index-2:什么是熵？https://blog.csdn.net/qq_39521554/article/details/80559531

紐約州議員提出四項區塊鏈議案 :紐約州一位立法者提出了四項法案，旨在促進州政府區塊鏈潛在用例探索。議員Clyde Vanel (D-33)提出的議案將在州法律項下擬定區塊鏈技術法律用語（類似于亞利桑那州的項目），同時研究它在當地及州選舉中的應用，其中包括核實選民記錄。[2017/12/5]

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