34.未检查的低级调用
2023-06-23 20:47:54 # 00.security

未检查的低级调用

这一讲，我们将介绍智能合约的未检查低级调用（low-level call）的漏洞。失败的低级调用不会让交易回滚，如果合约中忘记对其返回值进行检查，往往会出现严重的问题。

低级调用

以太坊的低级调用包括 call()，delegatecall()，staticcall()，和send()。这些函数与 Solidity 其他函数不同，当出现异常时，它并不会向上层传递，也不会导致交易完全回滚；它只会返回一个布尔值 false ，传递调用失败的信息。因此，如果未检查低级函数调用的返回值，则无论低级调用失败与否，上层函数的代码会继续运行。对于低级调用更多的内容，请阅读 WTF Solidity 极简教程第20-23讲。

最容易出错的是send()：一些合约使用 send() 发送 ETH，但是 send() 限制 gas 要低于 2300，否则会失败。当目标地址的回调函数比较复杂时，花费的 gas 将高于 2300，从而导致 send() 失败。如果此时在上层函数没有检查返回值的话，交易继续执行，就会出现意想不到的问题。2016年，有一款叫 King of Ether 的链游，因为这个漏洞导致退款无法正常发送（验尸报告）。

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漏洞例子

银行合约

这个合约是在S01 重入攻击教程中的银行合约基础上修改而成。它包含1个状态变量balanceOf记录所有用户的以太坊余额；并且包含3个函数：

  • deposit()：存款函数，将ETH存入银行合约，并更新用户的余额。
  • withdraw()：提款函数，将调用者的余额转给它。具体步骤和上面故事中一样：查询余额，更新余额，转账。注意：这个函数没有检查 send() 的返回值，提款失败但余额会清零！
  • getBalance()：获取银行合约里的ETH余额。
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contract UncheckedBank {
    mapping (address => uint256) public balanceOf;    // 余额mapping

    // 存入ether，并更新余额
    function deposit() external payable {
        balanceOf[msg.sender] += msg.value;
    }

    // 提取msg.sender的全部ether
    function withdraw() external {
        // 获取余额
        uint256 balance = balanceOf[msg.sender];
        require(balance > 0, "Insufficient balance");
        balanceOf[msg.sender] = 0;
        // Unchecked low-level call
        bool success = payable(msg.sender).send(balance);
    }

    // 获取银行合约的余额
    function getBalance() external view returns (uint256) {
        return address(this).balance;
    }
}

攻击合约

我们构造了一个攻击合约，它刻画了一个倒霉的储户，取款失败但是银行余额清零：合约回调函数 receive() 中的 revert() 将回滚交易，因此它无法接收 ETH；但是提款函数 withdraw() 却能正常调用，清空余额。

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contract Attack {
    UncheckedBank public bank; // Bank合约地址

    // 初始化Bank合约地址
    constructor(UncheckedBank _bank) {
        bank = _bank;
    }
    
    // 回调函数，转账ETH时会失败
    receive() external payable {
        revert();
    }

    // 存款函数，调用时 msg.value 设为存款数量
    function deposit() external payable {
        bank.deposit{value: msg.value}();
    }

    // 取款函数，虽然调用成功，但实际上取款失败
    function withdraw() external payable {
        bank.withdraw();
    }

    // 获取本合约的余额
    function getBalance() external view returns (uint256) {
        return address(this).balance;
    }
}

Remix复现

  1. 部署 UncheckedBank 合约。
  2. 部署 Attack 合约，构造函数填入 UncheckedBank 合约地址。
  3. 调用 Attack 合约的 deposit() 存款函数，存入1 ETH。
  4. 调用 Attack 合约的 withdraw() 提款函数，进行提款，调用成功。
  5. 分别调用 UncheckedBank 合约的 balanceOf() 函数和 Attack 合约的 getBalance() 函数。尽管上一步调用成功并且储户余额被清空，但是提款失败了。

预防办法

你可以使用以下几种方法来预防未检查低级调用的漏洞：

  1. 检查低级调用的返回值，在上面的银行合约中，我们可以改正 withdraw()。

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    bool success = payable(msg.sender).send(balance);
    require(success, "Failed Sending ETH!")

  2. 合约转账ETH时，使用 call()，并做好重入保护。

  3. 使用OpenZeppelin的Address库，它将检查返回值的低级调用封装好了。

总结

我们将介绍未检查低级调用的漏洞及其预防方法。以太坊的低级调用（call, delegatecall, staticcall, send）在失败时会返回一个布尔值 false，但不会让整个交易回滚。如果开发者没有对它进行检查的话，则会发生意外。

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