Solidity編譯器中高危漏洞：誤刪狀態變量賦值_STOR:Worldcore

本文從源代碼層面詳解介紹了?Solidity(?0.8.13<=solidity<0.8.17)編譯器在編譯過程中，因為?Yul?優化機制的缺陷導致的狀態變量賦值操作被錯誤刪除的中/高漏洞原理及相應的預防措施。

幫助合約開發人員提高合約開發時的安全意識，有效規避或緩解?SOL-2022-7?漏洞對合約代碼安全性的影響。

官方文檔。

在編譯過程的?UnusedStoreEliminator?優化步驟中，編譯器會將“冗余”的?Storage?寫入操作移除，但由于對“冗余”的識別缺陷，當某個?Yul?函數塊調用特定的用戶定義函數(函數內部存在某個分支不影響調用塊的執行流)，且在該?Yul?函數塊中被調用函數前后存在對同一狀態變量的寫入操作，會導致在?Yul?優化機制將塊中該用戶定義函數被調用前的所有的?Storage?寫入操作從編譯層面被永久刪除。

考慮如下代碼：

contractEocene{

????????uintpublicx;

????????functionattack()public{

????????????????x=1;

Solana基金會、Ripple和GBBC等機構結成合作伙伴關系:金色財經報道，Solana 基金會和區塊鏈平臺 Ripple 正在與行業組織全球區塊鏈商業委員會(GBBC) 合作，以加速使用基于加密的解決方案應對氣候變化。新成立的非政府組織名為 Blockchain x Climate Leadership Network (BxC)，旨在成為“全球范圍內氣候行動創新者、領導者和建設者最大的單一共同聚會”。[2023/1/18 11:17:40]

????????????????x=2;

????????}

}

在?UnusedStoreEliminator?優化時，x=?1?顯然對于函數?attack()的整個執行是冗余的。自然的，優化后的?Yul?代碼會將?x=?1;刪除來降低合約的?gas?消耗。

接下來考慮在中間插入對自定義函數調用：

contractEocene{

uintpublicx;

functionattack(uinti)public{

????????x=1;

????????y(i);

Zhu Su：SBF出售并做空客戶的BTC和ETH以換取SOL和FTT:12月6日消息，原三箭資本創始人Zhu Su發文表示，當SBF談到市場對沖為何不起作用時，現在很明顯他出售并做空了所有客戶持有的BTC和ETH資產，以換取SOL和FTT。這不僅僅是針對客戶的犯罪，它是針對加密貨幣的犯罪，他將數十億客戶購買的價值貨幣內部化到他自己的“垃圾幣”中。[2022/12/6 21:25:47]

????????x=2;

}

functiony(uinti)internal{

????????if(i>0){

????????????????return;

????????}

????????assembly{return(?0,?0。

}

}

顯然，由于?y()函數的調用，我們需要判斷?y()函數是否會影響函數?attack()的執行，如果?y()函數可以導致整個函數執行流終止(注意，不是回滾，Yul?代碼中的?return()函數可以實現)，那么?x=?1?顯然是不能刪除的，所以對于上面的合約來說由于?y()函數中存在?assembly{return(?0,?0。可以導致整個消息調用終止，x=?1?自然不能被刪除。

Solana網絡5月NFT交易量漲幅超過250%，PFP項目OkayBears財富效應顯著:金色財經消息，5月7日Solana上的 NFT 交易量約為27萬枚sol，而4月份均值在10萬枚以下，這意味著進入5月以來，Solama的NFT交易量猛增。更多數據顯示，主要的交易平臺是MagicEden，其次是OpenSea。據了解，Solana網絡NFT交易量的攀升受以太坊NFT交易市場火爆的影響，而Solana網絡的項目OkayBears價格暴漲，這是該網絡表現最突出的項目之一，這是一個頭像類NFT項目。[2022/5/9 2:59:08]

但在?Solidity?編譯器中，由于代碼邏輯的問題，使得?x=?1?在編譯時被錯誤的刪除，永久改變了代碼邏輯。

實際編譯測試結果如下：

震驚！不應該被優化的?x=?1?的?Yul?代碼丟了！欲知后事如何，請往下看。

在?solidiry?編譯器代碼的?UnusedStoreEliminator?中，通過?SSA?變量追蹤和控制流追蹤來判斷一個?Storage?寫入操作是否是冗余的。當進入一個自定義函數中時，UnusedStoreEliminator?如果遇到：

memory?或?storage?寫入操作：將?memory?和?storage?寫入操作存儲到?m_store?變量中，并將該操作的初始狀態設置為?Undecided；

Cardano市值突破415億美元，超越Solana和Terra:3月28日消息，據Coin Market Cap數據顯示，在ADA價格短時突破1.24美元后，Cardano市值超過415億美元，暫報41,585,793,439美元，位列加密貨幣市值排行榜第七。緊隨其后的是Solana（約361億美元）、Terra（約337億美元）和波卡Polkadot（約246億美元）。[2022/3/29 14:23:24]

函數調用：獲取函數的?memory?或?storage?讀寫操作位置，并和?m_store?變量中存儲的所有?Undecided?狀態下的操作進行對比：

1.如果是對?m_store?中存儲操作的寫入覆蓋，則將?m_store?中對應的操作狀態改為?Unused

2.如果是對?m_store?中存儲操作的讀取，則將對應?m_store?中的對應操作狀態改為?Used

3.如果該函數沒有任何可以繼續執行消息調用的分支，將?m_store?中所有的內存寫操作改為?Unused

???1.在上訴條件下，如果函數可以終止執行流，將?m_store?中，狀態為?Undecided?狀態的?storage?寫操作改為?Used；反之，標識為?Unused

Solrise Finance獲得Serum資助，將與Serum DEX集成:基于Solana的去中心化基金管理和投資協議Solrise Finance獲得去中心化交易平臺Serum的資助，將用于與Serum DEX的集成。[2021/4/23 20:51:42]

函數結束：將所有標記為?Unused?的寫入操作刪除

對?memory?或?storage?寫入操作的初始化代碼如下：

可以看到，將遇到的?memory?和?storage?寫入操作存儲到?m_store?中

遇到函數調用時的處理邏輯代碼如下：

其中，operationFromFunctionCall()和?applyOperation()實現上訴的?2.1?，?2.2?處理邏輯。位于下方的基于函數的?canContinue?和?canTerminate?進行判斷的?If?語句實現?2.3?邏輯。

需要注意，正是下方的?If?判斷的缺陷，導致了漏洞的存在！！！

operationFromFunctionCall()來獲取該函數的所有?memory?或?storage?讀寫操作，這里需要注意，Yul?中存在很多的內置函數，例如?sstore(),?return()。這里可以看到對于內置函數和用戶定義函數有不同的處理邏輯。

而?applyOperation()函數則是將從?operationFromFuncitonCall()獲取的所有讀寫操作進行對比，來判斷存儲到?m_store?中的是否在該次函數調用中被讀寫，并修改?m_store?中的對應的操作狀態。

考慮上述的?UnusedStoreEliminator?優化邏輯對?Eocene?合約的?attack()函數的處理：

將?x=?1?存儲操作到?m_store?變量中，狀態設置為?Undecided

????1.遇到?y()函數調用，獲取?y()函數調用的所有讀寫操作

????2.遍歷?m_store?變量，發現?y()調用引起的所有讀寫操作和?x=?1?無關，x=?1?狀態仍然是?Undecided

????????1.獲取?y()函數的控制流邏輯，因為?y()函數存在可以正常返回的分支，所以?canContinue?為?True，不進入?If?判斷。x=?1?狀態仍然為?Undecided！！！

????3.遇到?x=?2?存儲操作：

????????1.?遍歷?m_store?變量，發現處于?Undecided?狀態的?x=?1?，x=?2?操作覆蓋?x=?1?，設置?x=?1?狀態為?Unused。

????????2.?將?x=?2?操作存入?m_store,初始狀態為?undecided。

????4.函數結束：

????????1.將所有?m_store?中?undecided?狀態的操作狀態改為?Used

????????2.將所有?m_store?中?Unused?狀態的操作刪除

顯然，在調用函數時，如果被調用函數可以終止消息執行，應該將被調用函數前所有的?Undecided?狀態的寫入操作改為?Used，而不是依舊保留為?Undecided，導致位于被調用函數前的寫入操作被錯誤的刪除。

此外，需要注意的是，每個用戶自定義函數控制流標識是會傳遞的，所以在多個函數遞歸調用的場景下，即便最底層函數滿足上訴邏輯，x=?1?也有可能被刪除。

在Solidity中，舉例了基本相同的邏輯下，不會受到影響的合約代碼。但，該代碼不受該漏洞的影響并不是因為?UnusedStoreEliminator?的處理邏輯存在其他可能，而是在?UnusedStoreEliminator?之前的?Yul?優化步驟中，存在?FullInliner?優化過程會將微小或只有一次調用的被調用函數，嵌入到調用函數中，避免了漏洞觸發條件中的用戶定義函數。

contractNormal{

????uintpublicx;

????functionf(boola)public{

????????x=1;

????????g(a);

????????x=2;

????}

????functiong(boola)internal{

????????if(!a)

????????assembly{return(?0,?0。

????}

}

編譯結果如下：

函數?g(boola)被嵌入到函數?f()中，避免了用戶定義函數的漏洞條件，避免了漏洞的產生。

2.解決方案

最根本的解決方案是不使用在受影響范圍的?solidity?編譯器進行編譯，如果需要使用漏洞版本的編譯器，可以考慮在編譯時去除?UnusedStoreEliminator?優化步驟。

如果想要從合約代碼層面進行漏洞緩解，考慮到多個優化步驟的復雜性，以及實際函數調用流的復雜性，請尋找專業的安全人員進行代碼審計來幫助發現合約中的因為該漏洞導致的安全問題。

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