白帽黑客 Samczsun：针对 NFT 资产的攻击会越来越频繁

撰文：Samczsun，区块链投资机构 Paradigm 研究合伙人、著名加密白帽黑客编译：隔夜的粥原文作者是拥有「审计上帝」之称的白帽黑客 Samczsun，同时他也是 Paradigm 的研究合伙人，其最近出手 拯救了 BitDAO MISO 荷兰拍卖资金池中的 3.5 亿美元资产，而在这篇文章中，他提醒了关于 NFT 代币标准的潜在安全风险，他还预测称，随着 ERC-721 和 ERC-1155 代币标准变得越来越流行，针对 NFT 的攻击很可能会越来越频繁。如果你从事软件工程方面的工作，很可能你听说过至少一条软件工程原则。虽然我不主张严格遵守每一条原则，但有一些确实是值得关注的。我今天要讲的就是最小惊讶原则，它有一个奇特的名字，但却是一个非常简单的想法。它所说的是，当呈现声称要做某件事的代码时，大多数用户都会假设它是如何完成这件事的。因此，作为开发人员，你的工作是编写符合这些假设的代码，这样你的用户就不会感到意外。这是一个很好的原则，因为开发人员喜欢对事物进行假设。如果你导出一个名为 calculateScore(GameState) 的函数，很多人就会假设该函数只会从游戏状态中读取。如果你还改变了游戏状态，你会使得很多人面临困惑的状态，他们试图弄清楚为什么他们的游戏状态会随机被破坏。即使你把它放在文档中，仍然不能保证人们会看到它，所以最好首先确保你的代码不会令人惊讶。「6 小时的调试工作，可以为你们节省 5 分钟的文档阅读时间。」早在 2018 年初，当 ERC-721 标准被起草出来时，有人就提出了实施转账安全性‌的建议，以确保代币不会被卡在不用于处理代币的接受者合约中。为此，提案作者修改了 transfer 函数的行为，以检查接收方是否能够支持代币转账。他们还引入了 unsafeTransfer 函数，如果发送者愿意，该函数将绕过这个检查。然而，由于担心向后兼容性，这个函数在随后的提交中被重命名了。这使得 ERC-20 和 ERC-721 代币的 transfer 函数表现相同。但是，现在需要将接收方检查转移到其他地方。因此，标准作者就引入了 safe 类函数：safeTransfer 以及 safeTransferFrom。这是一个关于正当性问题的解决方案，因为有许多 ERC-20 代币被意外转移到从未期望收到代币的合约的例子（一个特别常见的错误是将代币转移到代币合约中，将其永久锁定）。而在起草 ERC-1155 标准时，提案作者从 ERC-721 标准汲取了灵感，不仅在转账时，而且在铸造（mint）也纳入了接收方检查，这一点也不足为奇。在接下来的几年里，这些标准大多处于休眠状态，而 ERC-20 代币标准保持了它的流行状态，而最近 gas 成本的飙升，以及社区对 NFT 兴趣的增强，自然而然导致开发者越来越多地使用 ERC-721 和 ERC-1155 代币标准。有了这些新的兴趣，我们应该庆幸这些标准的设计考虑了安全性，对吗？Ok，但对于转帐和铸造来说，安全意味着什么呢？不同的当事人对安全有不同的解释。对于开发人员来说，一个安全函数可能意味着它不包含任何 bug 或引入额外的安全问题。而对于用户来说，这可能意味着它包含额外的护栏，以保护他们不被意外射中自己的脚。事实证明，在这种情况下，这些函数更多的是后者，而较少会是前者。这是特别令人遗憾的，因为在 transfer 和 safeTransfer 函数之间进行选择时，你为什么不选择安全的那个函数呢？名字都体现出来了！好吧，其中的一个原因可能是我们的老朋友 reentrancy （可重入性），或者我一直在努力将其重命名为：不安全的外部调用。回想一下，如果接收方是攻击者控制的，则任何外部调用都可能不安全，因为攻击者可能会导致你的合约转换为未定义状态。根据设计，这些「安全」函数执行对代币接收者的外部调用，通常在铸造或转移期间由发送者控制。换句话说，这实际上是不安全外部调用的教科书示例。但是，你可能会问自己，如果允许接收方合约拒绝他们无法处理的转账，那最坏的后果是什么？好吧，让我通过两个案例研究来回答这个问题。Hashmasks 是一个供应有限的 NFT 头像项目，用户每次交易最多可以购买 20 个 mask NFT （尽管它们已经售罄数月了）。下面是购买 mask 的函数：你可能觉得这个函数看起来非常合理。然而，正如你可能已经预料到的，在 _safeMint 调用中隐藏着一些险恶的东西。 让我们来看看。为了安全性，这个函数对 token 的接受者执行了一次 callback 回调，以检查他们是否愿意接受转账。然而，我们是 token 的接收者，这意味着我们刚刚得到了一次 callback 回调，在这个点上我们可以做任何我们想做的事情，包括再次调用 mintNFT 函数。如果我们这样做，我们将在仅铸造了一个 mask 后重调用该函数，这意味着我们可以请求再铸造另外 19 个 mask。这导致最终铸造出了 39 个 mask NFT，尽管规则允许铸造的最大数量只有 20 个。最近，来自 ENS 的 Nick Johnson 联系了我，他想让我看看他们正在进行的 ENS 域名封装器工作。这个域名封装器允许用户用新的 ERC-1155 token 代币化他们的 ENS 域名，这提供了对细粒度权限以及更一致的 API 的支持。概括地说，为了封装任何 ENS 域名（更具体地说，除了 2LD.eth 之外所有的 ENS 域名），你必须首先批准域名封装器以访问你的 ENS 域名。然后，你调用 wrap(bytes,address,uint96,address)，它既为你铸造一个 ERC-1155 token，也负责管理底层的 ENS 域名。下面就是这个 wrap 函数，它相当简单。首先，我们调用 _wrap，它执行一些逻辑并返回哈希域名。然后，我们确保交易发送方确实是 ENS 域名的所有者，然后再接管该域名。请注意，如果发送方不拥有底层的 ENS 域名，则整个交易应还原，撤销在 _wrap 中所做的任何更改。下面是 _wrap 函数本身，这里没有什么特别的。不幸的是，正是这个 _mint 函数，它可能会给毫无戒心的开发者带来可怕的惊喜。ERC-1155 规范规定，在铸造 token 时，应咨询接收者是否愿意接受该 token。在深入研究库代码（该代码库根据 OpenZeppelin 的基础稍作了修改）后，我们发现情况确实如此。但这到底对我们有什么好处呢？好的，我们再一次看到了一个不安全的外部调用，我们可以用它来执行重入攻击。具体地说，请注意，在 callback 回调期间，我们拥有了代币 ENS 域名的 ERC-1155 token，但域名封装器尚未验证我们拥有基础 ENS 域名本身。这使我们能够在不实际拥有 ENS 域名的情况下对其进行操作。例如，我们可以要求域名封装器解开我们的域名，燃烧掉我们刚刚铸造的 token 并获取底层的 ENS 域名。现在我们拥有了底层的 ENS 域名，我们可以用它做任何我们想做的事情，比如注册新的子域名或者设置解析器。完成后，我们只需退出 callback 回调。域名封装器将和底层 ENS 域名的当前所有者（即我们）交互，并完成交易。就像那样，我们已经取得了域名封装器被批准用于的任何 ENS 域名的临时所有权，并对其进行了任意更改。令人惊讶的代码可能会以灾难性的方式破坏事物。在本文的两个案例下，开发人员合理地假设 safe 函数类可以安全地使用，却无意中增加了他们的攻击面。随着 ERC-721 和 ERC-1155 代币标准变得越来越流行及广泛，这类攻击情况很可能会越来越频繁。开发人员需要考虑使用 safe 类函数的风险，并确定外部调用如何与他们编写的代码进行交互。