Solidity編譯器漏洞分析：ABI重編碼的缺陷_SOL

漏洞詳情

ABI?編碼格式是用在用戶或合約對合約進行函數調用，傳遞參數時的標準編碼方式。具體可以參考?Solidity?官方關于ABI?編碼的詳細表述。

在合約開發過程中，會從用戶或其他合約傳來的?calldata?數據中，獲取需要的數據，之后可能會將獲取的數據進行轉發或?emit?等操作。限于?evm?虛擬機的所有?opcode?操作都是基于?memory、stack?和?storage，所以在?Solidity?中，涉及到需要對數據進行?ABI?編碼的操作，都會將?calldata?中的數據根據新的順序按照?ABI?格式進行編碼，并存儲到?memory?中。

該過程本身并沒有大的邏輯問題，但是當和?Solidity?的cleanup?機制結合時，由于?Solidity?編譯器代碼本身的疏漏，就導致了漏洞的存在。

根據?ABI?編碼規則，在去掉函數選擇符之后，ABI?編碼的數據分為?head?和?tail?兩部分。當數據格式為固定長度的?uint?或?bytes?32?數組時，ABI?會將該類型的數據都存儲在?head?部分。而?Solidity?對?memory?中?cleanup?機制的實現是在當前索引的內存被使用后，將下一個索引的內存置空，以防止下一索引的內存使用時被臟數據影響。并且，當?Solidity?對一組參數數據進行?ABI?編碼時，是按照從左到右的順序進行編碼！！

Solana：2月25日主網故障因主要區塊傳播協議“Turbine”的擁堵:4月19日消息，Solana發文稱，北京時間2月25日大約13:46:16，Solana主網Beta集群（cluster）降級的原因是主要區塊傳播協議“Turbine”的擁堵，異常的網絡流量致使Turbine容量飽和，迫使大部分區塊數據通過極慢的后備區塊修復協議進行傳輸。核心工程師已經確定，這個問題是由碎片轉發服務中的重復數據刪除邏輯故障引起的。

此外，重傳管道中的重復數據刪除過濾器最初并不是為了防止Turbine樹中的環路而設計的。現在對重復數據刪除邏輯進行增強，以減輕SolanaLabs驗證程序客戶端v1.13.7和v1.14.17中此過濾器的飽和。核心工程師還與碎片轉發服務提供商合作，以提高其設計的彈性和兼容性。此外，SolanaLabs驗證器客戶端的一個補丁已經被應用，它將導致產生大區塊的區塊生產者中止，從而向節點運營商發出信號，檢查其節點并使其在集群中恢復到健康狀態。[2023/4/19 14:12:44]

為了便于后面的漏洞原理探索，考慮如下形式的合約代碼：

contractEocene{

????????eventVerifyABI(bytes,?uint);

????????functionverifyABI(bytescalldataa,uintcalldatab)public?{

Solana發布改進網絡升級計劃，將組建對抗團隊并改進重啟過程:金色財經報道，Solana 聯合創始人 Anatoly Yakovenko 發布“改進網絡升級的計劃”，將改進 Solana 升級過程、組建對抗團隊、改進重啟過程、以穩定為中心。

Solana 核心工程師計劃幫助改進流程如下：

在主網測試版升級之前，將測試網降級到當前的主網測試版和功能集；

將測試網升級為新版本的發布候選；

觀察測試網遷移是如何實時進行的；

將測試網降級回當前的主網測試版；

在對測試網進行壓力測試時重復此過程；

發布新版本給 mainnet-beta 驗證器進行升級。[2023/3/1 12:36:00]

????????????????emitVerifyABI(a,b);?//Event數據會按照?ABI?格式編碼之后存儲到鏈上

??????}

}

合約?Eocene?中?verifyABI?函數的作用，僅僅是將函數參數中的不定長?bytesa?和定長?uintb?進行?emit。

這里需要注意，event?事件也會觸發?ABI?編碼。這里參數?a,?b?會編碼成?ABI?格式后再存儲到鏈上。

我們使用?v?0.8.14?版本的?Solidity?對合約代碼進行編譯，通過?remix?進行部署，并傳入verifyABI(,)。

NFT項目Okay Bears地板價觸及150 SOL，創歷史新高:4月29日消息，據 OpenSea 數據顯示，Solana 鏈上 NFT 項目Okay Bears地板價觸及 150 SOL，創歷史新高。此外，Okay Bears 交易總額已達到 38.83 萬枚 SOL。[2022/4/29 2:40:41]

首先，我們看一看對verifyABI(,)的正確編碼格式：

0x?5?2c?d?1?a?9?c?????????????????????????????????//bytes?4(sha?3("verify(btyes,?uint)"))

0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000060??????//indexof?a

0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000011111??????//b

0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000022222??????//b

0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000002??????//lengthofa

Raydium將于10月11日發布stSOL-USDC Fusion Pool:10月11日，基于Solana的鏈上訂單簿AMM Raydium Protocol發推稱，通過與流動性質押協議Lido合作，將于UTC時間10月11日12點發布stSOL-USDC Fusion Pool，將提供wLDO獎勵。[2021/10/11 20:19:10]

0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000040??????//indexofa

0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000080??????//indexofa

0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000003??????//lengthofa

aaaaaa?0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000??????//a

0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000003??????//lengthofa

bbbbbb?0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000??????//a

交易所聚合器OpenOcean啟用Solana網絡上的交易:金色財經報道，加密貨幣交易所聚合器OpenOcean已連接到Solana區塊鏈生態系統。OpenOcean已經在以太坊、Binance Smart Chain、Tron和Ontology上可用，由于用戶請求的數量而增加了Solana。[2021/5/29 22:54:06]

如果?Solidity?編譯器正常，當參數a,?b被?event?事件記錄到鏈上時，數據格式應該和我們發送的一樣。讓我們實際調用合約試試看，并對鏈上的?log?進行查看,如果想自己對比，可以查看該TX。

成功調用后，合約?event?事件記錄如下：

！！震驚，緊跟?b的，存儲?a?參數長度的值被錯誤的刪除了！！

0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000060??????//indexof?a

0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000011111??????//b

0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000022222??????//b

0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000??????//lengthofa???whybecome0??

0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000040??????//indexofa

0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000080??????//indexofa

0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000003??????//lengthofa

aaaaaa?0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000??????//a

0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000003??????//lengthofa

bbbbbb?0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000??????//a

為什么會這樣？

正如我們前面所說，在?Solidity?遇到需要進行?ABI?編碼的系列參數時，參數的生成順序是從左至，具體對?a,?b?的編碼邏輯如下

Solidity?先對?a?進行?ABI?編碼，按照編碼規則，a?的索引放在頭部，a?的元素長度以及元素具體值均存放在尾部。

處理?b?數據，因為?b?數據類型為?uint格式，所以數據具體值被存放在?head?部分。但是，由于?Solidity?自身的?cleanup?機制，在內存中存放了?b之后，將?b數據所在的后一個內存地址(被用于存放?a?元素長度的內存地址)的值置?0?。

ABI?編碼操作結束，錯誤編碼的數據存儲到了鏈上，SOL-2022-6?漏洞出現。

在源代碼層面，具體的錯誤邏輯也很明顯，當需要從?calldata?獲取定長?bytes?32?或?uint?數組數據到?memory?中時，Solidity?總是會在數據復制完畢后，將后一個內存索引數據置為?0?。又由于?ABI?編碼存在?head?和?tail?兩部分，且編碼順序也是從左至右，就導致了漏洞的存在。

具體漏洞的?Solidity?編譯代碼如下：

當源數據存儲位置為?Calldata，且源數據類型為?ByteArray，String，或者源數組基礎類型為?uint?或?bytes?32?時進入ABIFunctions::abiEncodingFunctionCalldataArrayWithoutCleanup()

進入之后，會首先通過fromArrayType.isDynamicallySized()對源數據是否為定長數組來對源數據進行判斷，只有定長數組才符合漏洞觸發條件。

將isByteArrayOrString()判斷結果傳遞給YulUtilFunctions::copyToMemoryFunction(),根據判斷結果來確定是否在?calldatacopy?操作完成后，對后一個索引位置進行?cleanup。

上訴幾個約束條件結合，就只有位于?calldata?中的源數據格式為定長的?uint?或?bytes?32?的數組復制到內存時才能觸發漏洞。也即是漏洞觸發的約束條件產生的原因。

由于?ABI?進行參數編碼時，總是從左到右的順序，考慮到漏洞的利用條件，我們必須要明白，必須在定長的?uint?和?bytes?32?數組前，存在動態長度類型的數據被存儲到?ABI?編碼格式的?tail?部分，且定長的?uint?或?bytes?32?數組必須位于待編碼參數的最后一個位置。

原因很明顯，如果定長的數據沒有位于最后一個待編碼參數位置，那么對后一內存位置的置?0?不會有任何影響，因為下個編碼參數會覆蓋該位置。如果定長數據前面沒有數據需要被存儲到?tail?部分，那么即便后一內存位置被置?0?也沒有關系，因為該位置并不背?ABI?編碼使用。

另外，需要注意的是，所有的隱式或顯示的?ABI?操作，以及符合格式的所有?Tuple，都會受到該漏洞的影響。

具體的涉及到的操作如下：

event

error

abi.encode*

returns??????//thereturnoffunction

struct???????//theuserdefinedstruct

allexternalcall

當合約代碼中存在上訴受影響的操作時，保證最后一個參數不為定長的?uint?或?bytes?32?數組

使用不受漏洞影響的?Solidity?編譯器

尋求專業的安全人員的幫助，對合約進行專業的安全審計

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