INT:区块链安全—深入分析ATN漏洞

作者：Pinging

一、ATN介绍

ATN作为全球首个区块链AI项目，是一个去中心化的、无需授权的、用户自定义人工智能即服务(AIaaS)和使用接口的开放区块链平台。ATN公有链将引入DBot的Oracle预言机、跨链互操作技术，且通过石墨烯架构实现高并发TPS，侧重解决人工智能服务(AIaas)与EVM兼容的智能合约之间互操作性的问题。ANT旨在提供下一代的区块链平台，提供AIaaS人工智能即服务和智能合约，为各个DApp服务，让其可以具备调用人工智能能力，繁荣DBot生态。

然而在2018年5月11日中午，ATN安全检测人员收到了异常的监控报告，并发现其ATN存在漏洞并遭受攻击。黑客利用了ERC223合约可传入自定义的接收调用函数与ds-auth权限校验等特征，在ERC223合约调用这个自定义函数时，合约调用自身函数从而造成内部权限控制失效。而本文，我们就针对这次事件进行漏洞分析，并在文章中对漏洞详情进行复现操作，以方便读者进行深入研究。

二、合约详解

ATNToken合约采用的是在传统ERC20Token合约基础上的扩展版本ERC223，并在此基础上调用了dapphub/ds-auth库。而我们在前文中提到的合约代码均为ERC20，这里为何使用ERC23呢？下面我们介绍一下ERC23与ERC20的区别。

ERC223是由Dexaran于2017年3月5日提出的一个Token标准草案，用于改进ERC20，解决其无法处理发往合约自身Token的这一问题。ERC20有两套代币转账机制，一套为直接调用transfer()函数，另一套为调用approve()transferFrom()先授权再转账。当转账对象为智能合约时，这种情况必须使用第二套方法，否则转往合约地址的Token将永远无法再次转出。

下面我们具体来看一下ATN合约代码的具体函数。

contractDSAuthority{functioncanCall(addresssrc,addressdst,bytes4sig)publicviewreturns(bool);}contractDSAuthEvents{eventLogSetAuthority(addressindexedauthority);eventLogSetOwner(addressindexedowner);}

首先，代码定义了两个合约，第一个合约作为接口，而第二个合约声明了两个事件，用于记录Authority以及设置owner。

动态 | 山东省提出超前布局区块链等前沿新兴产业:据中证网报道，山东省日前印发《山东省支持数字经济发展的意见》，意见提出到2022年，重要领域数字化转型率先完成，数字经济规模占全省地区生产总值比重年均提高2个百分点。山东省提出，要将数字产业打造成山东的支柱产业，做大做强大数据、云计算、物联网等核心引领产业，超前布局人工智能、虚拟现实、区块链等前沿新兴产业，巩固发展集成电路、基础电子等关键基础产业，全面提升高性能计算机、高端软件、智能家居等特色优势产业。[2019/7/19]

下面是DSAuth合约。

contractDSAuthisDSAuthEvents{DSAuthoritypublicauthority;addresspublicowner;functionDSAuth()public{owner=msg

functionsetOwner(addressowner_)publicauth{owner=owner_;LogSetOwner(owner);}functionsetAuthority(DSAuthorityauthority_)publicauth{authority=authority_;LogSetAuthority(authority);}modifierauth{require(isAuthorized(msg

functionisAuthorized(addresssrc,bytes4sig)internalviewreturns(bool){if(src==address(this)){returntrue;}elseif(src==owner){returntrue;}elseif(authority==DSAuthority(0)){returnfalse;}else{returnauthority

}}

此合约定义了一些基本的函数，而该合约大部分的功能是用于进行身份认证。例如setOwner用于更新owner的身份。而下面定义了一个auth修饰器，其中调用了下文的isAuthorized函数。次函数是来判断该地址是否为合约为owner或者是否被授权。

下面合约定义了DSStop。

contractDSStopisDSNote,DSAuth{boolpublicstopped;modifierstoppable{require(!stopped);_;}functionstop()publicauthnote{stopped=true;}functionstart()publicauthnote{stopped=false;}}

声音 | 上海市副市长：将鼓励金融服务于区块链等科技手段:据新华网消息，上海市副市长吴清今日表示，上海将不断地深化金融与科技的联动，落实国际金融中心建设的三年行动计划，加快建设金融科技中心，推动金融机构在上海发展金融科技，构建金融科技产业链，鼓励金融服务于人工智能、区块链、云计算等科技手段，为新金融人才培养、产教融合纵深发展提供土壤。[2019/6/25]

看合约名我们也能清楚，该合约用于定义合约目前是否停止运行。所以合约内部定义了变量stopped并增加修饰器便于其余合约进行继承使用。

而为了防止出现整数溢出等问题，合约定义了安全函数。

contractDSMath{functionadd(uintx,uinty)internalpurereturns(uintz){require((z=xy)>=x);}functionsub(uintx,uinty)internalpurereturns(uintz){require((z=x-y)<=x);}functionmul(uintx,uinty)internalpurereturns(uintz){require(y==0||(z=x*y)/y==x);}functionmin(uintx,uinty)internalpurereturns(uintz){returnx<=y?x:y;}functionmax(uintx,uinty)internalpurereturns(uintz){returnx>=y?x:y;}functionimin(intx,inty)internalpurereturns(intz){returnx<=y?x:y;}functionimax(intx,inty)internalpurereturns(intz){returnx>=y?x:y;}uintconstantWAD=10**18;uintconstantRAY=10**27;functionwmul(uintx,uinty)internalpurereturns(uintz){z=add(mul(x,y),WAD/2)/WAD;}functionrmul(uintx,uinty)internalpurereturns(uintz){z=add(mul(x,y),RAY/2)/RAY;}functionwdiv(uintx,uinty)internalpurereturns(uintz){z=add(mul(x,WAD),y/2)/y;}functionrdiv(uintx,uinty)internalpurereturns(uintz){z=add(mul(x,RAY),y/2)/y;}functionrpow(uintx,uintn)internalpurereturns(uintz){z=n%2!=0?x:RAY;for(n/=2;n!=0;n/=2){x=rmul(x,x);if(n%2!=0){z=rmul(z,x);}}}}

声音 | 二三四五：“2345章鱼星球”是基于区块链技术的高性能云盘:二三四五28日在互动平台上回复投资者提问时介绍，“2345章鱼星球”是基于区块链技术的高性能云盘，能够接收用户行为数据、发布生态任务，具有CDN加速、云存储、分布式处理、分布式数据挖掘等云计算功能。[2018/9/28]

通读此合约，我们能够了解到在除了正常的加减乘除之外，合约还定义了平方求幂的运算函数——rpow。不过此函数在ATN中并没有进行使用。

之后定义了DSTokenBase基础合约。

contractDSTokenBaseisERC20,DSMath{uint256_supply;mapping(address=>uint256)_balances;mapping(address=>mapping(address=>uint256))_approvals;functionDSTokenBase(uintsupply)public{_balances=supply;_supply=supply;}functiontotalSupply()publicviewreturns(uint){return_supply;}functionbalanceOf(addresssrc)publicviewreturns(uint){return_balances;}functionallowance(addresssrc,addressguy)publicviewreturns(uint){return_approvals;}functiontransfer(addressdst,uintwad)publicreturns(bool){returntransferFrom(msg

functiontransferFrom(addresssrc,addressdst,uintwad)publicreturns(bool){if(src!=msg

_balances=sub(_balances,wad);_balances=add(_balances,wad);Transfer(src,dst,wad);returntrue;}functionapprove(addressguy,uintwad)publicreturns(bool){_approvals=wad;Approval(msg

}

该合约与ERC20等基础合约的部分相同，所以函数定义部分比较简单，这里就不进行详细说明。

contractDSTokenisDSTokenBase(0),DSStop{mapping(address=>mapping(address=>bool))_trusted;bytes32publicsymbol;uint256publicdecimals=18;//standardtokenprecision

声音 | 火币资本霍力：区块链投资逻辑与传统投资相同:金色财经现场报道，8月3日，在火币嘉年华（HUOBI CARNIVAL）嘉宾讨论环节，火币资本霍力表示区块链投资逻辑与传统投资逻辑是相同的，团队是一个项目中最重要的。他说，其次还要看项目是否有使用区块链的必要，以及使用区块链后是否有完整的通证经济。[2018/8/3]

eventTrust(addressindexedsrc,addressindexedguy,boolwat);eventMint(addressindexedguy,uintwad);eventBurn(addressindexedguy,uintwad);functiontrusted(addresssrc,addressguy)publicviewreturns(bool){return_trusted;}functiontrust(addressguy,boolwat)publicstoppable{_trusted=wat;Trust(msg

functionapprove(addressguy,uintwad)publicstoppablereturns(bool){returnsuper

functiontransferFrom(addresssrc,addressdst,uintwad)publicstoppablereturns(bool){if(src!=msg

_balances=sub(_balances,wad);_balances=add(_balances,wad);Transfer(src,dst,wad);returntrue;}functionpush(addressdst,uintwad)public{transferFrom(msg

functionpull(addresssrc,uintwad)public{transferFrom(src,msg

functionmove(addresssrc,addressdst,uintwad)public{transferFrom(src,dst,wad);}functionmint(uintwad)public{mint(msg

functionburn(uintwad)public{burn(msg

functionmint(addressguy,uintwad)publicauthstoppable{_balances=add(_balances,wad);_supply=add(_supply,wad);Mint(guy,wad);}functionburn(addressguy,uintwad)publicauthstoppable{if(guy!=msg

韩国最大的专利投资公司Bizmodeline将扩大其在区块链的专利投资业务:3月6日韩国最大的专利投资公司Bizmodeline表示为了在各种领域中扩大其在区块链的专利投资业务，正在寻求区块链、加密货币以及支付等相关领域的专业公司，结成战略性的合作伙伴。[2018/3/6]

_balances=sub(_balances,wad);_supply=sub(_supply,wad);Burn(guy,wad);}//Optionaltokennamebytes32publicname="";functionsetName(bytes32name_)publicauth{name=name_;}}

DSToken继承了上文的合约以及用于停止合约运行的DSStop合约。

比较值得注意的地方为_trusted。此函数类似于记录授权值，只有被授权后的用户才能代替进行转账操作。并且此授权值有固定的金额。

而mint函数也是此合约的重点。该函数用于增加某地址的金额数量，而想要执行此函数，必须经过授权或者拥有权限。

之后合约定义了Controlled。

contractControlled{///}

此合约用于进行权限的判断并进行对controller的修改。

而下面就是我们ATN合约的具体函数内容了。

ATN合约定义了多个类型的转账函数，其名字均相同，但是传入参数不同。

functiontransferFrom(address_from,address_to,uint256_amount)publicreturns(boolsuccess){//Alertsthetokencontrollerofthetransferif(isContract(controller)){if(!TokenController(controller)

success=super

require(super

ERC223Transfer(_from,_to,_amount,_data);returntrue;}

在该合约中，我们知道函数首先判断controller是否为一个合约而不是一个钱包地址。如何为合约的话，那么将调用TokenController中的onTransfer函数。

然而这并不是重点，之后将使用require(super

而为了保证安全性，合约还定义了转账函数以降低风险。

///@noticeThismethodcanbeusedbythecontrollertoextractmistakenly///senttokenstothiscontract.///@param_tokenTheaddressofthetokencontractthatyouwanttorecover///setto0incaseyouwanttoextractether

ERC20token=ERC20(_token);uintbalance=token

这里定义了claimTokens合约用于将余额全部提取以防止出现大的安全隐患。

三、漏洞复现

根据我们上文解释，我们能够发现在ATN合约中的转账函数多次出现了远程调用的内容。这其实是很危险的行为。通常当我们调用ERC20的approve()函数给一个智能合约地址后，对方并不能收到相关通知进行下一步操作，常见做法是利用接收通知调用来解决无法监听的问题。上面代码是一种实现方式，很不幸这段代码有严重的CUSTOM_CALL滥用漏洞。调用approveAndCall()函数后，会接着执行_spender上用户自定义的其他方法来进行接收者的后续操作。

所以我们完全可以在transferFrom函数中传入特定的参数从而执行特定的函数。

functiontransferFrom(address_from,address_to,uint256_amount,bytes_data,string_custom_fallback)publicreturns(boolsuccess){ERC223ReceivingContractreceiver=ERC223ReceivingContract(_to);receiving

比如我们可以传入：

transferFrom(hacker_address,atn_contract_address,0,0,"setOwner(address)")_from:0xxxxxxxx--黑客地址_to:0xxxxxxx--ATN合约地址_amount:0_data:0x0_custom_fallback:setOwner(address)

这样函数就会在执行转账操作后执行setOwner函数。此时setOwner会先验证auth合法性的，而msg.sender就是ATN的合约地址。此时黑客将ATNToken合约的owner变更为自己控制的地址。

首先我们需要部署合约。

之后调用mint函数进行挖矿向合约中注入一定资产。

进行查看。

此时我们创建攻击者账户。并查看其余额，查看当前owner。

之后我们切换到攻击者账户下，并传入参数：

"0x14723a09acff6d2a60dcdf7aa4aff308fddc160c","0xca35b7d915458ef540ade6068dfe2f44e8fa733c",0,0x00,"setOwner(address)"

传入后，我们再次查看owner的信息。

却发现失败了。仔细阅读后发现我们需要将令_to为一个合约地址。

"0x14723a09acff6d2a60dcdf7aa4aff308fddc160c","0xbbf289d846208c16edc8474705c748aff07732db",0,0x00,"setOwner(address)"

更换地址后，我们执行。得到如下结果。

此时我们能够看到owner已经更换。

既然我们已经成为合约拥有者，那么我们就给自己点福利。

我们成功给自己的账户中增加了一定的token。

之后我们为了销声匿迹。将合约主人换回从前。

至此，我们的攻击目的已经达到。

在真实ATN中，我们能够查询到真实攻击的交易情况：

黑客获得提权，将自己的地址设为ownerhttps://etherscan.io/tx/0x3b7bd618c49e693c92b2d6bfb3a5adeae498d9d170c15fcc79dd374166d28b7b

黑客在获得owner权限后，发行1100wATN到自己的攻击主地址https://etherscan.io/tx/0x9b559ffae76d4b75d2f21bd643d44d1b96ee013c79918511e3127664f8f7a910

黑客将owner设置恢复，企图隐藏踪迹https://etherscan.io/tx/0xfd5c2180f002539cd636132f1baae0e318d8f1162fb62fb5e3493788a034545a

四、参考链接

http://btsabc.org/article-1449-1.html

https://etherscan.io/address/0x461733c17b0755ca5649b6db08b3e213fcf22546#code

https://paper.seebug.org/621/

https://www.jianshu.com/p/38cbf879ac72

https://github.com/dapphub/ds-auth/blob/master/src/auth.sol

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