去中心化金融(DeFi)作为区块链生态当红项目形态，其安全尤为重要。从去年至今，发生了几十起安全事件。
BlockSec作为长期关注DeFi安全的研究团队(https://blocksecteam.com)，独立发现了多起DeFi安全事件，研究成果发布在顶级安全会议中（包括USENIXSecurity,CCS和Blackhat)。在接下来的一段时间里，我们将系统性分析DeFi安全事件，剖析安全事件背后的根本原因
往期回顾：(1)我为自己代言：ChainSwap攻击事件分析(2)倾囊相送：Sushiswap手续费被盗
0xffffffff.前言
北京时间2020年11月12日夜晚。DeFi聚合器Akropolis遭受攻击，黑客通过Flashloan+重入的攻击方式，盗取了存储在Akropolis中价格超过2,000,000美元的数字资产。本文将以一笔攻击交易为例，深度解读此次攻击的原理。
时间：Nov-12-202012:04:02PM+UTC#11242695
阅读建议：
如果您刚刚接触DeFi(Ethereum)，可以从头看器，但是文章比较长，看不下去记得点个关注再走。
如果您对Akropolis等DeFi聚合器项目比较了解，可以直接从「0x2攻击分析」开始。
0x0.背景介绍
2020年可谓是去中心化金融的元年。随着DeFi生态的不断发展，越来越多的DeFi项目上线以太坊。普通用户可以选择自己喜欢的DeFi项目进行投资以获得收益。但是随着DeFi市场的急剧扩张，普通用户面临的一个问题就是在众多DeFi项目中如何选择投资的目标，他们需要有人来帮助他们来进行投资。在这种情况下，一系列资产托管平台、投资组合平台应需而生。Akropolis就是众多资产托管平台中的一个：
普通用户将个人的数字资产投入到Akropolis中，由Akropolis确定投资方向，优化投资策略。Akropolis获得投资收益之后，将收益按比例分配给投资Akropolis的普通用户。以现实中的金融活动举例子，Akropolis就像是基金，其所投资的DeFi项目就是股票，基民购买基金，基金持有股票，获得收益后将收益分配给基民。
0x1.Akropolis机制
为了便于理解，我们首先简要地介绍一下和此次攻击相关的两个实体合约：Protocolcontract和Akropoliscontract
Protocol:Protocol可以简单地理解为：用户将手中的token投资到Protocol中，获得Protocol的份额，等到将来Protocol中的资产升值了，那么用户便可以从Protocol获取到一定的收益
Akropolis:之前我们讲过，由于ETH上的DeFi项目太多了，如果用户要投资多个项目，要么不知如何抉择，要么操作难度比较大，所以Akropolis扮演了一个投资聚合器的角色：Akropolis绑定了多个DeFi投资项目，用户可以很方便地通过Akropolis使用手里的token进行投资：用户只需要简单的调用Akropolis的函数，指定想要投资的protocol，那么Akropolis就会去帮你在不同的protocol中完成投资。
总体的交互逻辑如图所示：
Akropolis提供了两个外部接口：functiondeposit(address_protocol,addressmemory_tokens,uint256memory_dnAmounts)和functionwithdraw(address_protocol,addresstoken,uint256dnAmount,uint256maxNAmount)
Akropolis.depositfucntion:deposit函数的功能是：
用户调用deposit。
Akropolis先计算Protocol中有多少的token：nBalanceBefore。
Akropolis将用户的token转入到Protocol中。
Akropolis再计算protocol中token的数量：nBalanceAfter。
得到用户投资的数量：nDeposit=nBalanceAfter-nBalanceBefore。
通过用户投资的数量计算得到用户投资份额。
Akropolis.depositToProtocol函数：
破产法院同意BlockFi出售加密矿业资产用于偿还债权人:金色财经报道，一份提交给美国新泽西州破产法院的法庭文件称，已批准BlockFi出售其加密货币采矿设备，作为偿还债权人的一部分，理由是“在当时的情况下是公平、合理和适当的”。该法院表示出售资产可最大化帮助公司恢复和“可变现价值”。
据悉，“所有合格投标”的文件必须在2月20日截止日期前发送给投标程序中指定的各方。投标必须在3月2日之前向法院提交，债权人代表必须在3月16日之前反对将资产出售给合格的投标人。[2023/1/31 11:38:42]
Akropolis.distributeYieldInternal函数和Akropolis.updateProtocolBalance函数：
Protocol.normalizedBalance函数：
注意，Protocol.normalizedBalance中的_registeredTokens=。deposit函数中使用到的distributeYieldInternal函数和updateprotocolBalance函数的功能都是查询当前Protocol函数中所有代币的余额，注意这里面normalizedBalance的意思是对余额归一化处理。
BlockFi债权人寻求在破产程序对其个人信息保密:金色财经报道，BlockFi债权人正在寻求对他们的个人详细信息保密，他们在一份法庭文件中辩称，如果他们的名字作为破产程序的一部分被披露，他们将面临被黑客入侵或身份被盗的风险。[2023/1/11 11:06:39]
用户可以调用deposit函数，通过指定Protocol和token以及token的amount，将一定数量的代币存入到和Akropolis中，Akropolis根据用户存入的代币数量给用户返还Akropolis的LPToken。随后使用用户投资的token投入到Protocol中。
withdrawfucntion:
用户通过调用withdraw函数，取出之前通过deposit函数存入的token，获取利息。
0x2.攻击原理
我们注意到，在Akropolis.deposit函数中，要先计算beforeBalance，然后调用token的transferFrom函数，将token转到Protocol中，最后计算afterbalance，正常逻辑下这种计算方式是正确的，但是如果攻击者提供的token地址是一个恶意地址，那么在这种情况下，实际有效的token并没有转到Protocol账户中，并且Akropolis.deposit没有防止重入的机制。这样就使得攻击者可以利用1.token地址未经校验，2.deposit函数没有放重入机制来对Akropolis进行攻击。攻击流程图如下：
声音 | Blockstream CEO：比特币价格达到10万美元或许并不遥远:根据加密货币分析师PlanB分享的图片，比特币先驱Hal Finney曾写道，如果比特币获得成功、成为全球广泛使用的主流支付方式，那么比特币的总价值将等同于全球所有财富的总值。根据其查询，全球家庭财富总额预计在100-300万亿美元区间，按2000万枚比特币计算，相当于每枚比特币价格为大约1000万美元。
Blockstream首席执行官Adam Back评论称，“这比听起来更接近。在超比特货币化的道路上，美元通货膨胀上升（例如借助现代货币理论对高通货膨胀的解释），所以在10到20年的货币疯狂中，1美元的价值相当于（现在的）10美分，那么价格为1000万美元的BTC相当于今天100万美元的BTC。10万美元的比特币看起来并不遥远，因为我们已经几次突破1万美元关口，而几年前甚至几乎没有人预料到1000美元，当时1万美元看起来都很疯狂。”[2020/1/12]
STEP1：
攻击者首先调用Akropolis.deposit函数，传递的token地址参数是一个恶意合约地址。函数内部首先计算balanceBefore1，然后由于攻击者传递进来的token合约地址是攻击者伪造的faketoken，所以Akropolis紧接着调用了fakeToken.transferFrom函数。
STEP2:
在fakeToken.transferFrom函数中，该合约再次调用Akropolis.deposit，传递的token地址就是真实的DAI的地址，所以在第二次调用deposit的逻辑是一个正常逻辑：攻击者存入一笔DAI，然后Akropolis根据balanceAfter2-balanceBefore2为攻击者mint出对应的LPtoken。注意：这里面balanceBefore2=balanceBefore1。
STEP3:
在step2结束后，交易控制流返回到第一次的deposit之中，注意：这时候Akropolis计算了balanceAfter1并且balanceAfter1=balanceAfter2，然后根据step1中的balanceBefore1计算出balance之差，再一次给攻击者mint出LPtokens。
虽然在整个交易中攻击者只给Protocol传进去一笔约$25k的DAI，但是由于重入的机制，导致的第二次deposit之后balanceBefore1没有及时更新，使得Akropolis在函数控制流返回到第一次deposit函数中的时候以为攻击者又给Protocol转移了$25k的DAI。从而给用户再一次mint出对应的LPtokens。
Others
总体而言，攻击者通过重入+构造恶意token合约的方式，在仅仅花费$25kDAI的情况下使得Akropolis以为攻击者存入了$50kDAI，最后取出这50kDAI，完成攻击，获利25kDAI。
Step3中我们提到了其实balanceAfter2比balanceAfter1小1，这个原因是在deposit的后续操作中会将用户传递进来的token注入到Curve的池子之中，而Curve的合约中会检查Curve之中Token的余额变化，如果说池子的余额没有变化，那么Curve就会执行revert。所在faketoken的transferFrom函数中一定要往protocol之中转一笔钱，不过数量不限。
可以看出在faketoken的transferFrom函数中攻击者向Protocol转了1个DAI。
0x3.总结
由于Akropolis并没有对用户传递进来的token参数进行校验，加上deposit函数没有防重入，导致攻击者利用伪造的tokencontract重入deposit函数，从而达到偷天换日，鱼目混珠，使用少量的DAI换出大量的DAI的效果。
BlockSec团队以核心安全技术驱动，长期关注DeFi安全、数字货币反和基于隐私计算的数字资产存管，为DApp项目方提供合约安全和数字资产安全服务。团队发表20多篇顶级安全学术论文(CCS,USENIXSecurity,S&P)，合伙人获得AMiner全球最具影响力的安全和隐私学者称号(2011-2020排名全球第六).研究成果获得中央电视台、新华社和海外媒体的报道。独立发现数十个DeFi安全漏洞和威胁，获得2019年美国美国国立卫生研究院隐私计算比赛(SGX赛道)全球第一名。团队以技术驱动，秉持开放共赢理念，与社区伙伴携手共建安全DeFi生态。
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