以太坊智能合约编码安全之Call注入

 前言

Solidity作为一种用于编写以太坊智能合约的图灵完备的语言，除了常见语言特性以外，还提供了调用/继承其他合约的功能。在call、delegatecall、callcode三个函数来实现合约之间相互调用及交互。正是因为这些灵活各种调用，也导致了这些函数被合约开发者“滥用”，甚至“肆无忌惮”提供任意调用“功能”，导致了各种安全漏洞及风险。

上述代码就是一个典型的存在call注入问题直接导致重入漏洞的demo。

2016年7月，The DAO被攻击者使用重入漏洞取走了所有代币，损失超过60亿，直接导致了eth的硬分叉，影响深远。

2017年7月20日，Parity Multisig电子钱包版本1.5+的漏洞被发现，使得攻击者从三个高安全的多重签名合约中窃取到超过15万ETH ，其事件原因是由于未做限制的 delegatecall 函数调用了合约初始化函数导致合约拥有者被修改。

2018年6月16日，有人在先知大会上提到了一种新的攻击场景——call注⼊，主要介绍了利用对call调用处理不当，配合一定的应用场景的一种攻击手段。

接着于 2018年6月20日，ATN代币团队发布《ATN抵御黑客攻击的报告》，报告指出黑客利用call注入攻击漏洞修改合约拥有者，然后给自己发行代币，从而造成 ATN 代币增发。

Solidity 的三种调用函数

在Solidity中，call函数簇可以实现跨合约的函数调用功能，其中包括call、delegatecall和callcode三种方式。

以下是Solidity中call函数簇的调用模型：

这些函数提供了灵活的方式与合约进行交互，并且可以接受任何长度、任何类型的参数，其传入的参数会被填充至32字节最后拼接为一个字符串序列，由EVM解析执行。

在函数调用的过程中，Solidity中的内置变量msg会随着调用的发起而改变，msg保存了调用方的信息包括：调用发起的地址，交易金额，被调用函数字符序列等。

三种调用方式的异同点

call: 最常用的调用方式，调用后内置变量msg的值会修改为调用者，执行环境为被调用者的运行环境(合约的 storage)。

delegatecall: 调用后内置变量msg的值不会修改为调用者，但执行环境为调用者的运行环境。

callcode: 调用后内置变量msg的值会修改为调用者，但执行环境为调用者的运行环境。

delegatecall滥用问题

delegatecall: 调用后内置变量msg的值不会修改为调用者，但执行环境为调用者的运行环境。

原理

在智能合约的开发过程中，合约的相互调用是经常发生的。开发者为了实现某些功能会调用另一个合约的函数。比如下面的例子，调用一个合约A的test()函数，这是一个正常安全的调用。

但是在实际开发过程中，开发者为了兼顾代码的灵活性，往往会有下面这种写法：

这将引起任意 public 函数调用的问题：合约中的delegatecall的调用地址和调用的字符序列都由用户传入，那么完全可以调用任意地址的函数。

除此之外，由于delegatecall的执行环境为调用者环境，当调用者和被调用者有相同变量时，如果被调用的函数对变量值进行修改，那么修改的是调用者中的变量。

call 安全问题

call: 最常用的调用方式，调用后内置变量msg的值会修改为调用者，执行环境为被调用者的运行环境。

call注入是一种新的攻击场景，原因是对call调用处理不当，配合一定的应用场景的一种攻击手段。

call 注入原理

call 调用修改 msg.sender 值

通常情况下合约通过call来执行来相互调用执行，由于call在相互调用过程中内置变量msg会随着调用方的改变而改变，这就成为了一个安全隐患，在特定的应用场景下将引发安全问题。

外部用户通过call函数再调用合约函数：

高度自由的 call 调用

在某些应用场景下，调用函数可以由用户指定；下面是call函数的调用方式：

从上面可以看出，call函数拥有极大的自由度：

1.对于一个指定合约地址的call调用，可以调用该合约下的任意函数

2.如果call调用的合约地址由用户指定，那么可以调用任意合约的任意函数

为了便于理解，可以将智能合约中的call函数类比为其他语言中的eval函数，call函数相当于给用户提供了随意调用合约函数的入口，如果合约中有函数以msg.sender作为关键变量，那么就会引发安全问题。

call 函数簇调用自动忽略多余参数

call函数簇在调用函数的过程中，会自动忽略多余的参数，这又额外增加了call函数簇调用的自由度。下面的例子演示call自动忽略多余参数：

例子中test()函数仅接收一个uint256的参数，但在callFunc()中传入了三个参数，由于call自动忽略多余参数，所以成功调用了test()函数。

callcode 安全问题

callcode: 调用后内置变量msg的值会修改为调用者，但执行环境为调用者的运行环境。

由于callcode同时包含了call和delegatecall 的特性，通过上文对call和delegatecall的安全问题进行了分析和举例，可以得出的结论是call和delegatecall存在的安全问题将同时存在于callcode中，这里不再进行详细的分析。

总结

针对文中所提到的安全隐患，建议：

1.call、callcode、delegatecall调用的自由度极大，并且call会发生msg值的改变，需要谨慎的使用这些底层的函数；同时在使用时，需要对调用的合约地址、可调用的函数做严格的限制。

2.call与callcode调用会改变msg的值，会修改msg.sender为调用者合约的地址，所以在合约中不能轻易将合约本身的地址作为可信地址。

3.delegatecall与callcode会拷贝目标代码到自己的环境中执行，所以调用的函数应该做严格的限制，避开调用任意函数的隐患。

4.智能合约在部署前必须通过严格的审计和测试。

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（作者：区块链安全档案，内容来自链得得内容开放平台“得得号”；本文仅代表作者观点，不代表链得得官方立场）