Wiedereintrittsangriffe in Smart Contracts, erklärt

Mögliche Schwachstellen in Smart Contracts

Als Forscher, der die innovative Welt intelligenter Verträge untersucht, kann ich ihr revolutionäres Potenzial nicht genug betonen. Es ist jedoch wichtig anzuerkennen, dass diese selbstausführenden Vereinbarungen nicht immun gegen Manipulationen durch ruchlose Akteure sind.

Eine ineffektive Eingabeüberprüfung ist ein häufiges Problem, das es Angreifern ermöglicht, die Vertragsausführung durch unerwartete Eingaben zu beeinflussen. Darüber hinaus kann die falsche Anwendung der Geschäftslogik zu Schwachstellen führen, indem sie zu unerwarteten Ergebnissen oder logischen Lücken im Vertrag führt. Schließlich können falsch gehandhabte externe Anrufe, auch solche, die mit externen Datenquellen oder anderen Verträgen verknüpft sind, potenzielle Risiken bergen.

Wiedereintrittsangriffe stellen eine Schwachstelle in Smart Contracts dar, bei denen der Vertrag einen externen Aufruf an einen anderen Vertrag durchführt, bevor er seine eigenen Zustandsübergänge abschließt. Dadurch besteht für den aufgerufenen Vertrag die Möglichkeit, den ursprünglichen Aufrufer zu stören und möglicherweise einige Vorgänge mehr als einmal auszuführen. Die Folgen können unbeabsichtigte Aktionen oder sogar die Möglichkeit für Angreifer sein, den Vertragsstatus zu manipulieren, was zu einer Erschöpfung der Mittel oder anderen nachteiligen Auswirkungen führen kann.

Aufgrund potenzieller Risiken müssen Entwickler beim Umgang mit externen Verträgen oder Datenquellen wachsam sein. Um unerwünschte Aktionen und Sicherheitslücken zu verhindern, sollten sie externe Anrufe sorgfältig verwalten. Die sorgfältige Beachtung intelligenter Vertragssicherheitsmaßnahmen wie gründliche Tests ist für den Schutz von Verträgen vor neuen Bedrohungen von entscheidender Bedeutung.

Wie Wiedereintrittsangriffe funktionieren

Wiedereintrittsangriffe nutzen die Interaktion zwischen aufeinanderfolgenden Funktionsaufrufen in Smart Contracts und externen Transaktionen aus. Durch die Manipulation dieser Sequenzen können Angreifer bestimmte Funktionen wiederholt auslösen, bevor sie abgeschlossen sind, was zu unerwünschten Aktionen wie ungerechtfertigten Geldtransfers führt.

Bevor der Zielvertrag die Verarbeitung seiner Änderungen abgeschlossen hat, gelingt es einem eindringenden Vertrag, ersteren dazu zu verleiten, Rückrufe an sich selbst auszuführen. Solche Handlungen können zu wiederholten Rückzügen oder unvorsichtigem Verhalten führen.

Ein Angreifer initiiert eine Transaktion, indem er die Funktion „Auszahlen“ im Zielvertrag auslöst, die Ether sendet, bevor der Kontostand aktualisiert wird. Gleichzeitig enthält der Vertrag des Angreifers eine Fallback-Funktion, die die Funktion „Abheben“ erneut rekursiv aufruft und so mehr Geld aus dem Vertrag des Opfers abzieht, bevor der Kontostand aktualisiert wird.

Lassen Sie uns die Funktionsweise von Wiedereintrittsangriffen anhand eines vereinfachten Beispiels erläutern:

Intelligenter Vertrag mit „Auszahlung“-Funktion

Es gibt einen Smart-Vertrag für digitale Geldbörsen, der Benutzerguthaben verwaltet und über eine Auszahlungsfunktion für die Abwicklung von Geldabhebungen verfügt. Benutzer können diese Funktion nutzen, um ihre Token oder Ether aus dem Smart Contract in ihre individuellen Wallets zu übertragen.

Benutzerinteraktion und Funktionsausführung

Ein Nutzer initiiert selbständig eine Auszahlung von seinem digitalen Wallet. Mithilfe der Auszahlungsfunktion geben sie den angegebenen Betrag ein, den sie abheben möchten.

Als Forscher, der sich mit der Funktionsweise von Finanztransaktionen beschäftigt, kann ich erklären, dass bei der Initiierung der Funktion „Auszahlen“ geprüft wird, ob der Benutzer über ausreichende Mittel für die vorgeschlagene Auszahlung verfügt. Ist diese Bedingung erfüllt, wird der benötigte Betrag an die angegebene Adresse des Nutzers überwiesen.

Externer Anruf

In dieser Phase wird die Verwundbarkeit des Vertrags deutlich. Der externe Aufruf zu einem anderen Vertrag oder Konto erfolgt vor der Abbuchung der Auszahlung vom Guthaben des Nutzers.

Rekursiver Aufruf

Wenn der Code eines externen Vertrags eine Funktion enthält, die es ihm ermöglicht, den ursprünglichen Vertrag noch einmal aufzurufen, beispielsweise eine neu definierte „Zurückziehen“-Funktion, führt dieser Aufbau zu einer rekursiven Schleife. Folglich kann die Methode „Zurückziehen“ wiederholt ausgelöst werden, bevor sie abgeschlossen ist.

Wiedereintrittsausbeutung

Als Forscher, der sich mit intelligenten Verträgen beschäftigt, bin ich auf eine potenzielle Schwachstelle in einigen Wallet-Implementierungen gestoßen. Ein Angreifer könnte dies ausnutzen, indem er einen böswilligen Vertrag erstellt und eine Schleife in der Funktionalität des Wallets ausnutzt. So könnte es ablaufen:

Fallback-Funktion

In bestimmten Szenarien kann ein Angreifer die Fallback-Funktion eines Smart Contracts – eine besondere Funktion, die ausgelöst wird, wenn der Vertrag ohne Daten oder Ethereum aufgerufen wird – für böswillige Zwecke ausnutzen. Durch die kontinuierliche Aktivierung dieser Funktion während der Geldabwicklung können Reentrancy-Angriffe ausgeführt werden.

Staatliche Manipulation und wiederholte Abhebungen

Ein Angreifer kann die „Abheben“-Funktion mehrmals in einer einzelnen Transaktion verwenden, da der gezielte Wallet-Vertrag die Kontostände erst nach der Verarbeitung externer Aufrufe aktualisiert. Folglich ermöglicht diese Schwachstelle unbefugte Geldabhebungen, wodurch der Angreifer überschüssige Gelder stehlen und den Benutzern des Wallet-Vertrags erhebliche finanzielle Verluste zufügen kann.

So entschärfen Sie Wiedereintrittsangriffe

Als Vertragsanalyst empfehle ich dringend, bei der Erstellung und Prüfung von Smart Contracts optimale Verfahren einzuhalten, um die mit Wiedereintrittsangriffen verbundenen Risiken zu minimieren.

Ein Ansatz besteht darin, etablierte Codierungsbibliotheken zu nutzen, die einen guten Ruf für Sicherheit haben. Der Grund dafür ist, dass diese Bibliotheken von der Entwicklergemeinschaft strengen Tests und Prüfungen unterzogen wurden, wodurch das Risiko der Einführung von Schwachstellen oder Schwachstellen in Ihrem Code minimiert wird.

Entwickler sollten zusätzlich Sicherheitsmaßnahmen wie das „Checks-Effects-Interaction“-Design einsetzen, das das Risiko von Wiedereintrittsangriffen verringert, indem es garantiert, dass Zustandsanpassungen als eine einzige, unteilbare Einheit erfolgen. Als zusätzliche Vorsichtsmaßnahme gegen diese Art von Schwachstellen können Entwickler, sofern vorhanden, wiedereintrittssichere Smart-Contract-Entwicklungs-Frameworks nutzen.

Einfacher ausgedrückt verringert die Verwendung von Sicherheits-Frameworks die Notwendigkeit für Entwickler, Schutzmaßnahmen gegen Wiedereintrittsangriffe aufgrund der inhärenten Sicherheitsfunktionen dieser Frameworks manuell zu implementieren. Dennoch ist es für Entwickler von entscheidender Bedeutung, über die sich entwickelnden Blockchain-Bedrohungen und -Schwachstellen auf dem Laufenden zu bleiben.