solidity 安全 未初始化指针的风险——天上不会掉馅饼

Posted 2023-03-30 许强#

引用类型未初始化

引用类型，则必须明确指明数据存储哪种类型的位置里。 有三种位置： 内存memory 、 存储storage 以及 调用数据calldata 。

• memory 即数据在内存中，因此数据仅在其生命周期内（函数调用期间）有效。不能用于外部调用。

• storage 状态变量保存的位置，只要合约存在就一直存储．

• calldata 用来保存函数参数的特殊数据位置，是一个只读位置。

在开发合约时，准确地理解如何使用这个操作至关重要。否则可以因为利用不适当地初始化变量来产生有漏洞的合约。

漏洞分析

在讨论这个漏洞之前，我们需要先了解状态变量在Solidity中是如何存储的。简单来说，状态变量按照合约中出现的顺序保存在slot中，例如第一个变量存储在slot0，第二个在slot1中，依次类推。

Solidity中，结构体，数组和映射等复杂数据结构，都是通过栈上的指针访问实际的存储位置，memory或者storage；当他们做的局部变量，如果没有初始化，则默认是放在 storage 中的，而且默认指向slot0。

这样意味着我们可以操作这个局部变量，间接控制了原来存在slot0上的值。

实例分析

pragma solidity ^0.4.19;

contract CryptoRoulette 

    uint256 public secretNumber;
    uint256 public betPrice = 0.1 ether;

    struct Game 
        address player;
        uint256 number;
    

    function CryptoRoulette() public 
        shuffle();
    

    function shuffle() internal 
        //secretNumber = uint8(sha3(now, block.blockhash(block.number-1))) % 20 + 1;
        secretNumber = 6;
    

    function play(uint256 number) payable public 
        require(msg.value >= betPrice && number <= 10);

        Game game; //问题所在
        game.player = msg.sender;
        game.number = number;

        if (number == secretNumber) 
            msg.sender.transfer(this.balance);
        

        shuffle();
    

该合约设置了一个public（这里是故意的，让玩家认为这是合约的漏洞）属性的随机数 secretNumber，在 shuffle() 函数作用原来是指定blockhash和时间生成一个随机数（为了更加直观，我直接写死为6），玩家可以通过 play() 函数去盲猜这个随机数，如果猜对了就可以将合约中的所有eth取走，每次调用 play() 函数后都会重置随机数。即使玩家知道随机数是6，也不可能拿走合约里的eth，不信大家可以试试；

原因就是结构体 game的初始化对存储数据 secretNumber 的覆盖；其实就是我们上边讲的，secretNumber 存储到了slot0，game由于没有指定位置，所以默认在storage中，且位于slot0；所以我们初始化时，game.player = msg.sender ，由于结构体 game的初始化对存储数据 secretNumber 进行了覆盖，导致 secretNumber 变成了 msg.sender 的 uint256 内容，这样一来就使得后面的 if判断条件不能成立，从而使得玩家不能转走合约中的所有eth。

解决方法

我们在函数里直接初始化结构体必须加 memory 关键字，因为 memory 是使用内存来进行存储，这样一来就可以避免占用 storage 的存储位；该问题在 Solidity 0.5.0 版本以前只是进行了提示，并没有做出错误警告，所以在老版本编译器中要注意该问题。在最新的版本，则不需要担心，直接error。

这段代码其实是基于《加密轮盘赌轮》修改的，感兴趣的可以看看原来的。

GutHub 地址：github.com/smart-contract-honeypots/CryptoRoulette.sol