DIT:Solidity编译器漏洞分析：ABI重编码的缺陷-ODAILY_SOLID

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本文从源代码层面对Solidity编译器(0.5.8<=version<0.8.16)在ABIReencoding过程中，由于对固定长度的uint和bytes32类型数组的错误处理所导致的漏洞问题进行详细分析，并提出相关的解决方案及规避措施。

漏洞详情

ABI编码格式是用在用户或合约对合约进行函数调用，传递参数时的标准编码方式。具体可以参考Solidity官方关于ABI编码的详细表述。

在合约开发过程中，会从用户或其他合约传来的calldata数据中，获取需要的数据，之后可能会将获取的数据进行转发或emit等操作。限于evm虚拟机的所有opcode操作都是基于memory、stack和storage，所以在Solidity中，涉及到需要对数据进行ABI编码的操作，都会将calldata中的数据根据新的顺序按照ABI格式进行编码，并存储到memory中。

该过程本身并没有大的逻辑问题，但是当和Solidity的cleanup机制结合时，由于Solidity编译器代码本身的疏漏，就导致了漏洞的存在。

根据ABI编码规则，在去掉函数选择符之后，ABI编码的数据分为head和tail两部分。当数据格式为固定长度的uint或bytes32数组时，ABI会将该类型的数据都存储在head部分。而Solidity对memory中cleanup机制的实现是在当前索引的内存被使用后，将下一个索引的内存置空，以防止下一索引的内存使用时被脏数据影响。并且，当Solidity对一组参数数据进行ABI编码时，是按照从左到右的顺序进行编码！！

孙宇晨：在全球经济面临危机之际，建立在区块链上的价值将大幅增长:波场创始人孙宇晨在推特上表示，个人而言非常看好DeFi，比起去断言DeFi会不会成为牛市的引火线，更愿意向大家说明：在全球经济面临危机之际，建立在区块链上的价值将大幅增长，这会说服那些持怀疑态度的人，重新考虑实现区块链驱动的创新，将其作为新常态的一部分。[2020/8/26]

为了便于后面的漏洞原理探索，考虑如下形式的合约代码：

contractEocene{

eventVerifyABI(bytes,uint);

functionverifyABI(bytescalldataa,uintcalldatab)public{

emitVerifyABI(a,b);//Event数据会按照ABI格式编码之后存储到链上

}

}

合约Eocene中verifyABI函数的作用，仅仅是将函数参数中的不定长bytesa和定长uintb进行emit。

这里需要注意，event事件也会触发ABI编码。这里参数a,b会编码成ABI格式后再存储到链上。

我们使用v0.8.14版本的Solidity对合约代码进行编译，通过remix进行部署，并传入verifyABI(,)。

首先，我们看一看对verifyABI(,)的正确编码格式：

孙宇晨就Justswap上线致币圈的公开信：推出奖励方案来奖励流动性做市提供商:据最新消息显示，波场TRON创始人兼BitTorrent CEO孙宇晨刚刚发布了就Justswap上线致币圈的公开信，孙宇晨表示：“奖励流动性做市。Justswap的灵魂在于提供流动性的做市商，目前Justswap已经将每个交易对的所有手续费无偿奖励给所有的交易对流动性做市商，此后Justswap团队将酌情推出奖励方案来进一步奖励流动性做市提供商，将Justswap打造成最优质的流动性生态！”[2020/8/19]

0x52cd1a9c//bytes4(sha3("verify(btyes,uint)"))

0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000060//indexofa

0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000011111//b

0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000022222//b

0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000002//lengthofa

0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000040//indexofa

人物 | 孙宇晨：我的推特粉丝量已经与V神的推特粉丝量齐平:孙宇晨今天发微博称，“今天我的推特粉丝达到83.2万，已经与V神的推特粉丝量齐平，超过莱特币创始人，成为行业中的第一大推特号。我们比V神晚六年开始运营推特账号，但是还是那句老话，只要愿意开始，无论什么时候，都不算太晚。”[2019/2/11]

0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000080//indexofa

0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000003//lengthofa

aaaaaa0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000//a

0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000003//lengthofa

bbbbbb0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000//a

如果Solidity编译器正常，当参数a,b被event事件记录到链上时，数据格式应该和我们发送的一样。让我们实际调用合约试试看，并对链上的log进行查看,如果想自己对比，可以查看该TX。

Solana生态Move to Earn应用Walken将在6月7日进行公测:6月6日消息，Solana生态Move to Earn应用Walken将在6月7日推出公开测试版，该公开测试版已经可以在苹果应用商店APPStore和谷歌应用商店Google Play市场中下载，适用于iOS和Android移动操作系统，如果测试顺利将在6月底正式发布并上线WLKN代币。

此前报道，6月2日，Walken宣布完成470万美元融资，Morningstar Ventures等参投。[2022/6/6 4:04:33]

成功调用后，合约event事件记录如下：

！！震惊，紧跟b的，存储a参数长度的值被错误的删除了！！

0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000060//indexofa

0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000011111//b

0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000022222//b

0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000//lengthofa??whybecome0??

基于Solana的去中心化交易平台Dexlab更新路线图:基于Solana的去中心化交易平台Dexlab更新路线图，在接下来一两个将推出更多功能，包括代币归属设置、使用MintingLab管理矿池创建、质押、代币铸造仪表板、 DXL收费系统、访问API交易机器人和图表、机器人交易等。[2021/8/23 22:31:04]

0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000040//indexofa

0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000080//indexofa

0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000003//lengthofa

aaaaaa0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000//a

0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000003//lengthofa

bbbbbb0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000//a

为什么会这样？

正如我们前面所说，在Solidity遇到需要进行ABI编码的系列参数时，参数的生成顺序是从左至，具体对a,b的编码逻辑如下

Solidity先对a进行ABI编码，按照编码规则，a的索引放在头部，a的元素长度以及元素具体值均存放在尾部。

处理b数据，因为b数据类型为uint格式，所以数据具体值被存放在head部分。但是，由于Solidity自身的cleanup机制，在内存中存放了b之后，将b数据所在的后一个内存地址(被用于存放a元素长度的内存地址)的值置0。

ABI编码操作结束，错误编码的数据存储到了链上，SOL-2022-6漏洞出现。

在源代码层面，具体的错误逻辑也很明显，当需要从calldata获取定长bytes32或uint数组数据到memory中时，Solidity总是会在数据复制完毕后，将后一个内存索引数据置为0。又由于ABI编码存在head和tail两部分，且编码顺序也是从左至右，就导致了漏洞的存在。

具体漏洞的Solidity编译代码如下：

当源数据存储位置为Calldata，且源数据类型为ByteArray，String，或者源数组基础类型为uint或bytes32时进入ABIFunctions::abiEncodingFunctionCalldataArrayWithoutCleanup()

进入之后，会首先通过fromArrayType.isDynamicallySized()对源数据是否为定长数组来对源数据进行判断，只有定长数组才符合漏洞触发条件。

将isByteArrayOrString()判断结果传递给YulUtilFunctions::copyToMemoryFunction(),根据判断结果来确定是否在calldatacopy操作完成后，对后一个索引位置进行cleanup。

上诉几个约束条件结合，就只有位于calldata中的源数据格式为定长的uint或bytes32的数组复制到内存时才能触发漏洞。也即是漏洞触发的约束条件产生的原因。

由于ABI进行参数编码时，总是从左到右的顺序，考虑到漏洞的利用条件，我们必须要明白，必须在定长的uint和bytes32数组前，存在动态长度类型的数据被存储到ABI编码格式的tail部分，且定长的uint或bytes32数组必须位于待编码参数的最后一个位置。

原因很明显，如果定长的数据没有位于最后一个待编码参数位置，那么对后一内存位置的置0不会有任何影响，因为下个编码参数会覆盖该位置。如果定长数据前面没有数据需要被存储到tail部分，那么即便后一内存位置被置0也没有关系，因为该位置并不背ABI编码使用。

另外，需要注意的是，所有的隐式或显示的ABI操作，以及符合格式的所有Tuple，都会受到该漏洞的影响。

具体的涉及到的操作如下：

event

error

abi.encode*

returns//thereturnoffunction

struct//theuserdefinedstruct

allexternalcall

解决方案

当合约代码中存在上诉受影响的操作时，保证最后一个参数不为定长的uint或bytes32数组

使用不受漏洞影响的Solidity编译器

寻求专业的安全人员的帮助，对合约进行专业的安全审计

关于我们

AtEoceneResearch,weprovidetheinsightsofintentionsandsecuritybehindeverythingyouknowordon'tknowofblockchain,andempowereveryindividualandorganizationtoanswercomplexquestionswehadn'tevendreamedofbackthen.

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