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安全注意事项

Moonbeam v Ethereum - Security Banner

概览

尽管在以太坊开发时不需要特别关注一些安全事项,但在Moonbeam上开发智能合约时,需要特别注意一些。Moonbeam有几个预编译合约,这些是能通过以太坊API来帮助开发者绕过EVM获得基于Substrate的功能的Solidity接口。虽然这些预编译合约旨在改善开发者体验,使用者必须要注意一些可能存在的意外后果。

本教程将概述并举例一些在Moonbeam开发时应当注意的一些安全事项。

任意代码执行

在Solidity中,任意代码执行指的是通过使用任何类型参数的任意数量,来执行代码和调用其他合约的函数的能力。

当一个智能合约允许用户影响其自己的call()并传入任何调用数据和/或call()目标时,该智能合约便允许任意执行另一个合约。call() 函数可以通过Solidity中的address data type in Solidity使用。当call()函数被调用时,目标合约将通过任意调用数据被调用。

合约A允许一名用户影响其对合约B的调用时,任意代码执行将遵循下图所示的样式。

Arbitrary code execution

正如之前所述,在Moonbeam上任意执行代码的一个主要问题是Moonbeam有一些可以被调用的预编译合约,这些合约可以用来绕过以太坊上通常有的一些保护措施。为了在Moonbeam上安全使用任意代码执行,您应该注意仅适用于允许任意代码执行的合约的以下几点

  • 例如Native ERC-20预编译、XC-20预编译,和XCM相关的预编译等等的Moonbeam预编译合约允许用户在无需访问EVM的情况下也能管理和转移资产。然而,这些操作是通过原生Substrate代码完成的。所以,如果您的合约有原生Token或是XC-20并且允许任意代码执行的话,这些预编译可以绕过一般在EVM执行的安全检查,而用来盗窃合约内的余额

  • 在使用call()函数时将交易对象的值属性设定为固定额度(例如call{value: 0}(...)),这一步可以通过调用原生资产预编译以及在编码的调用数据中指定要转移的金额来绕过

  • 允许使用的合约的用户传入会在目标合约上执行任何函数的任意调用数据,特别是如果目标合约为预编译,是安全的。为安全起见,您可以将您想要允许被执行的安全函数的函数选择器进行硬编码

  • 在执行任意调用数据的函数中将目标合约(包括预编译)列入黑名单也认为是安全的,因为其他预编译可能会在未来被添加。在执行任意调用数据的函数中提供目标合约白名单可以认为是安全的,前提是被调用的合约不是预编译,或者如果是预编译,进行调用的合约不持有任何原生Token或XC-20

在下面的章节中,您将通过示例了解每一个安全注意事项。

预编译可以覆盖设置值

在以太坊上,一个允许任意代码执行的智能合约可以将一个调用的值强制设置为一个特定额(例如,{value: 0}),以确保只有这个额度的原生货币会在该交易中发送。然而在Moonbeam上,原生ERC-20预编译合约允许您通过Substrate API与Moonbeam上的原生货币以ERC-20形式进行交互。因此,您可以通过设置调用的value或是通过原生ERC-20预编译来从一个智能合约中转移Moonbeam原生资产。如果您设置了任意调用的value,它可以通过把原生ERC-20预编译合约作为目标并传入调用数据以转移原生资产来覆盖。因为ERC-20和XC-20不是原生资产,设置值属性不会为在以太坊或Moonbeam上的这些资产提供任何保护。

例如,如果您有一个允许任意代码执行的合约,且您向该合约传递编码的调用数据,将合约的余额转移至另一个地址,您基本上可以把这个合约的余额全部拿走。

若要获得编码的调用数据,您可以使用Solidity文档中罗列的任何一个ABI编码函数 ,包括下列函数所示的abi.encodeWithSelector

function getBytes(address _erc20Contract, address _arbitraryCallContract, address _to) public view returns (bytes memory) {
    // Load ERC-20 interface of contract
    IERC20 erc20 = IERC20(_erc20Contract);
    // Get amount to transfer
    uint256 amount = erc20.balanceOf(_arbitraryCallContract);
    // Build the encoded call data
    return abi.encodeWithSelector(IERC20.transfer.selector, _to, amount);
}

获得编码的调用数据后,您就可以对原生ERC-20预编译合约进行任意调用,将调用值设置为0,并以字节单位传递调用数据:

function makeArbitraryCall(address _target, bytes calldata _bytes) public {
    // Value: 0 does not protect against native ERC-20 precompile calls or XCM precompiles
    (bool success,) = _target.call{value: 0}(_bytes);
    require(success);
}

在编码的调用数据中,0的值会被指定的转移额度覆盖,在本示例中为合约的余额。

将安全的函数选择器列入白名单

通过把特定函数选择器列入白名单,您可以控制哪些函数可以被执行,并确保只有被认为是安全且不会调用预编译的函数允许被调用。

若要将函数选择器列入白名单,您可以对函数的签名进行keccack256 hash处理。

当您完成将函数选择器列入白名单后,您可以使用内联汇编来从编码的调用数据中获得函数选择器,并使用require函数进行比较。如果从编码的调用数据中获得的函数选择器与列入白名单的函数选择器相匹配,您就可以进行调用。否则将会异常。

function makeArbitraryCall(address _target, bytes calldata _bytes) public {
    // Get the function selector from the encoded call data
    bytes4 selector;
    assembly {
        selector := calldataload(_bytes.offset)
    }

    // Ensure the call data calls an approved and safe function
    require(selector == INSERT-WHITELISTED-FUNCTION-SELECTOR);

    // Arbitrary call
    (bool success,) = _target.call(_bytes);
    require(success);
}

将安全合约列入白名单

通过在可以执行任意调用数据的函数中,将特定目标合约地址列入白名单,您可以确保该调用是安全的,因为EVM将强制执行只能调用列入白名单的合约。这假设了被调用的合约不是预编译。如果是预编译,您最好确保进行调用的合约不持有原生Token或XC-20。

从任意代码执行将合约列入黑名单不认为是安全的,因为其他预编译可能会在未来被添加。

若要把一个合约列入白名单,您可以使用require函数,该函数将把目标合约地址与列入白名单的合约地址进行比较。如果地址相匹配,该调用则可以被执行。否则将会异常。

function makeArbitraryCall(address _target, bytes calldata _bytes) public {
    // Ensure the contract address is safe
    require(_target == INSERT-CONTRACT-ADDRESS);

    // Arbitrary call
    (bool success,) = _target.call(_bytes);
    require(success);
}