POL:[BlockSec DeFi 攻擊分析系列之三] 偷天換日：深度剖析 Akropolis 攻擊事件

去中心化金融(DeFi)作為區塊鏈生態當紅項目形態，其安全尤為重要。從去年至今，發生了幾十起安全事件。

BlockSec作為長期關注DeFi安全的研究團隊(https://blocksecteam.com)，獨立發現了多起DeFi安全事件，研究成果發布在頂級安全會議中（包括USENIXSecurity,CCS和Blackhat)。在接下來的一段時間里，我們將系統性分析DeFi安全事件，剖析安全事件背后的根本原因

往期回顧：(1)我為自己代言：ChainSwap攻擊事件分析(2)傾囊相送：Sushiswap手續費被盜

0xffffffff.前言

北京時間2020年11月12日夜晚。DeFi聚合器Akropolis遭受攻擊，黑客?通過Flashloan重入的攻擊方式，盜取了存儲在Akropolis中價格超過2,000,000美元的數字資產。本文將以?一筆攻擊交易?為例，深度解讀此次攻擊的原理。

時間：Nov-12-202012:04:02PMUTC#11242695

閱讀建議：

如果您剛剛接觸DeFi(Ethereum)，可以從頭看器，但是文章比較長，看不下去記得點個關注再走。

如果您對Akropolis等DeFi聚合器項目比較了解，可以直接從「0x2攻擊分析」開始。

以太坊微信指數日環比上升8.11%:金色財經報道，微信指數顯示，9月9日，區塊鏈微信指數為921105，日環比上升3.14%；比特幣微信指數為358908，日環比上升2.94%；以太坊微信指數為102436，日環比上升8.11%；IPFS微信指數為109212，日環比下降58.38%。[2020/9/10]

0x0.背景介紹

2020年可謂是去中心化金融的元年。隨著DeFi生態的不斷發展，越來越多的DeFi項目上線以太坊。普通用戶可以選擇自己喜歡的DeFi項目進行投資以獲得收益。但是隨著DeFi市場的急劇擴張，普通用戶面臨的一個問題就是在眾多DeFi項目中如何選擇投資的目標，他們需要有人來幫助他們來進行投資。在這種情況下，一系列資產托管平臺、投資組合平臺應需而生。Akropolis就是眾多資產托管平臺中的一個：

普通用戶將個人的數字資產投入到Akropolis中，由Akropolis確定投資方向，優化投資策略。Akropolis獲得投資收益之后，將收益按比例分配給投資Akropolis的普通用戶。以現實中的金融活動舉例子，Akropolis就像是基金，其所投資的DeFi項目就是股票，基民購買基金，基金持有股票，獲得收益后將收益分配給基民。

0x1.Akropolis機制

為了便于理解，我們首先簡要地介紹一下和此次攻擊相關的兩個實體合約：Protocolcontract?和?Akropoliscontract

比特幣微信指數日環比上升8.95%:金色財經報道，微信指數顯示，4月23日，區塊鏈搜索指數為982432，日環比下降6.33%；比特幣搜索指數為420434，日環比上升8.95%；以太坊搜索指數為45456，日環比下降8.26%。[2020/4/24]

Protocol:Protocol?可以簡單地理解為：用戶將手中的token投資到?Protocol?中，獲得?Protocol?的份額，等到將來?Protocol?中的資產升值了，那么用戶便可以從?Protocol?獲取到一定的收益

Akropolis:之前我們講過，由于ETH上的DeFi項目太多了，如果用戶要投資多個項目，要么不知如何抉擇，要么操作難度比較大，所以Akropolis扮演了一個投資聚合器的角色：Akropolis綁定了多個DeFi投資項目，用戶可以很方便地通過Akropolis使用手里的token進行投資：用戶只需要簡單的調用Akropolis的函數，指定想要投資的protocol，那么Akropolis就會去幫你在不同的protocol中完成投資。

總體的交互邏輯如圖所示：

Akropolis提供了兩個外部接口：functiondeposit(address_protocol,addressmemory_tokens,uint256memory_dnAmounts)?和?functionwithdraw(address_protocol,addresstoken,uint256dnAmount,uint256maxNAmount)

BTC在15分鐘內跌幅超過1.00%:據火幣全球站數據顯示，BTC/USDT在15分鐘內出現劇烈波動，跌超1.00%，達到-1.03%。當前報價為6887.92美元，行情波動較大，請注意風險控制。[2020/4/10]

Akropolis.deposit?fucntion:deposit?函數的功能是：

用戶調用?deposit。

Akropolis先計算?Protocol?中有多少的token：nBalanceBefore。

Akropolis將用戶的token轉入到?Protocol?中。

Akropolis再計算protocol中token的數量：nBalanceAfter。

得到用戶投資的數量：nDeposit=nBalanceAfter-nBalanceBefore。

通過用戶投資的數量計算得到用戶投資份額。

Akropolis.depositToProtocol?函數：

Akropolis.distributeYieldInternal?函數和?Akropolis.updateProtocolBalance?函數：

Protocol.normalizedBalance?函數：

ETC日內跌幅超8%:火幣全球站數據顯示，ETC快速下跌，日內跌幅超8%，最低跌至4.45美元，當前報價4.54美元，行情波動較大，請注意控制風險。[2020/3/16]

注意，Protocol.normalizedBalance?中的?_registeredTokens=。deposit函數中使用到的?distributeYieldInternal?函數和?updateprotocolBalance?函數的功能都是查詢當前?Protocol?函數中所有代幣的余額，注意這里面?normalizedBalance?的意思是對余額歸一化處理。

用戶可以調用?deposit?函數，通過指定?Protocol?和token以及token的amount，將一定數量的代幣存入到和Akropolis中，Akropolis根據用戶存入的代幣數量給用戶返還Akropolis的LPToken。隨后使用用戶投資的token投入到?Protocol?中。

withdraw?fucntion:

用戶通過調用?withdraw?函數，取出之前通過?deposit?函數存入的token，獲取利息。

0x2.攻擊原理

我們注意到，在?Akropolis.deposit?函數中，要先計算?beforeBalance，然后調用token的?transferFrom?函數，將token轉到?Protocol?中，最后計算?afterbalance，正常邏輯下這種計算方式是正確的，但是如果攻擊者提供的token地址是一個惡意地址，那么在這種情況下，實際有效的token并沒有轉到?Protocol?賬戶中，并且?Akropolis.deposit?沒有防止重入的機制。這樣就使得攻擊者可以利用1.token地址未經校驗，2.?deposit?函數沒有放重入機制來對Akropolis進行攻擊。攻擊流程圖如下：

動態 | 數據：在2019年第二季度IEOs相比上季度增加550%:數據市場聚合器CoinGecko發布的第二季度報告指出，IEOs的表現有了顯著改善，與上一季度相比增長550%。[2019/7/20]

STEP1：

攻擊者首先調用?Akropolis.deposit?函數，傳遞的token地址參數是一個惡意合約地址。函數內部首先計算?balanceBefore1，然后由于攻擊者傳遞進來的token合約地址是攻擊者偽造的faketoken，所以Akropolis緊接著調用了?fakeToken.transferFrom?函數。

STEP2:

在?fakeToken.transferFrom?函數中，該合約再次調用?Akropolis.deposit，傳遞的token地址就是真實的DAI的地址，所以在第二次調用?deposit?的邏輯是一個正常邏輯：攻擊者存入一筆DAI，然后Akropolis根據?balanceAfter2-balanceBefore2?為攻擊者mint出對應的LPtoken。注意：這里面?balanceBefore2=balanceBefore1。

STEP3:

在step2結束后，交易控制流返回到第一次的deposit之中，注意：這時候Akropolis計算了?balanceAfter1?并且?balanceAfter1=balanceAfter2，然后根據step1中的?balanceBefore1?計算出?balance?之差，再一次給攻擊者mint出LPtokens。

雖然在整個交易中攻擊者只給?Protocol?傳進去一筆約$25k的DAI，但是由于重入的機制，導致的第二次?deposit?之后?balanceBefore1?沒有及時更新，使得Akropolis在函數控制流返回到第一次?deposit?函數中的時候以為攻擊者又給?Protocol?轉移了$25k的DAI。從而給用戶再一次mint出對應的LPtokens。

Others

總體而言，攻擊者通過重入構造惡意token合約的方式，在僅僅花費$25kDAI的情況下使得Akropolis以為攻擊者存入了$50kDAI，最后取出這50kDAI，完成攻擊，獲利25kDAI。

Step3中我們提到了其實?balanceAfter2?比?balanceAfter1?小1，這個原因是在deposit的后續操作中會將用戶傳遞進來的token注入到?Curve?的池子之中，而?Curve?的合約中會檢查?Curve?之中Token的余額變化，如果說池子的余額沒有變化，那么?Curve?就會執行?revert。所在faketoken的?transferFrom?函數中一定要往?protocol?之中轉一筆錢，不過數量不限。

可以看出在faketoken的?transferFrom?函數中攻擊者向?Protocol?轉了1個DAI。

0x3.總結

由于Akropolis并沒有對用戶傳遞進來的token參數進行校驗，加上?deposit?函數沒有防重入，導致攻擊者利用偽造的tokencontract重入?deposit?函數，從而達到偷天換日，魚目混珠，使用少量的DAI換出大量的DAI的效果。

BlockSec團隊以核心安全技術驅動，長期關注DeFi安全、數字貨幣反洗錢和基于隱私計算的數字資產存管，為DApp項目方提供合約安全和數字資產安全服務。團隊發表20多篇頂級安全學術論文(CCS,USENIXSecurity,S&P)，合伙人獲得AMiner全球最具影響力的安全和隱私學者稱號(2011-2020排名全球第六).研究成果獲得中央電視臺、新華社和海外媒體的報道。獨立發現數十個DeFi安全漏洞和威脅，獲得2019年美國美國國立衛生研究院隱私計算比賽(SGX賽道)全球第一名。團隊以技術驅動，秉持開放共贏理念，與社區伙伴攜手共建安全DeFi生態。

https://www.blocksecteam.com/

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