安全开发：闪贷价格攻击原理与分析

价格操纵攻击是闪贷攻击中影响最大的类别之一。这种影响最大，既体现在被盗金额上，也体现在审计难度上。

纵观 2020~2022 年，价格操纵攻击，次数和总损失，都“名列前茅”。不仅有 Pancake Bunny，还有 Pancake Hunny；同一个漏洞，不仅在原项目被盗，在分叉项目也被盗。

价格操纵攻击，可谓防不胜防。

2021 年的情人节，PancakeBunny 项目就受到价格操纵攻击。并且由于该项目“门徒”众多，很多分叉项目由于有相同的代码，在两个月内，那些反应迟钝的“门徒”，也一一遭到攻击。

价格操纵攻击之所以影响巨大，不仅体现在盗窃金额上，还体现在审计难度上。

DeFi 的逐步完善，来源于一个又一个真金白银买来的教训。现在的合约开发者，都会时刻绷紧“闪电贷”的弦。但在早期，闪电贷攻击往往是防不胜防。尤其是价格操纵攻击，更是由于其逻辑的隐秘性，更加容易被黑客利用。

我们给出的证据，来自最新的顶级软件工程会议，不仅获得了区块链领域专家的认可，还获得了传统计算机领域的认可。

论文中可以看到，审计发现的 Bug 仅有 5.9% 是价格操纵攻击，但真实世界里，发生频率最高的漏洞却是价格操纵攻击。

审计结果和实际情况如此失衡，足以证明价格操纵攻击的隐蔽性。

我们在下面详细解读，价格操纵攻击是什么，以及为什么有很强的隐蔽性。

我们先来看看什么是价格操纵攻击。

价格操纵攻击是指操控市场的买卖行为，人为地影响产品或资产价格，以谋取不正当的利益。

价格操纵攻击，就是某些项目的“代币价格”计算公式中，包含重大漏洞。

比如我们熟知的 Uniswap，就是用存入合约的代币数量，来计算交易价格。没有闪电贷时，逻辑没有任何问题。但一旦考虑了闪电贷，这个神奇的金融工具，一切就变得不同了。

闪电贷的借贷期限，实际上是无限趋近于零（具体可见前两期推文）。我们在无限短的时间内，将巨额资金充入 Uniswap 中，会发生什么呢？

（注意：代码仅仅展示算法逻辑，实际上很多细节问题，比如应该使用安全的数学库）

巨量的资金大幅增加了资金的供给，相对于资金来说，要购买的代币数量就显得”奇缺“，价格自然就被合约设置得”奇高“。我们看看价格飙升会发生什么：

对于 Uniswap 本身，由于用户会手动设置”滑点“，过高的价格会被驳回。

但是如果其他合约贪图省事，调用 Uniswap 的代币数量计算价格，就会遭殃了。这些合约很多都没有设置价格限制，无论看到多高的价格都会信以为真。

简单来说就是被打肿脸冒充的胖子忽悠了。

我们在前文提到了 Pancake Bunny。熟悉 DeFi 的读者可能知道，Pancake Bunny 是一个收益聚合器。

所谓收益聚合器，简单来说就是借钱给别人，而且谁利润高借给谁。用专业的术语讲，叫“Liquidity Provider”。

让我们看看 ChatGPT 如何看待收益聚合器：

“当然，使用收益聚合器也并非没有代价。首先，你需要支付一定比例的服务费给收益聚合器，这样它们才能维持运营和开发。其次，你需要信任收益聚合器的智能合约是正确和安全的，否则你可能会遭遇黑客攻击或者代码漏洞。最后，你需要了解收益聚合器的工作原理和风险，因为它们并不是万能的魔法棒，也有可能出现意外或者亏损。”

──可谓三句不离合约安全和风险。

黑客事件对于一个 DeFi 项目的打击往往是毁灭性的。Pancake Bunny 几小时内价格暴跌 93%，并且从此再也一蹶不振。

整个攻击的流程和以往闪贷攻击基本相同，因此我们直击问题的核心。

我们先来从数学的角度审视一下问题：

Pancake Bunny 用铸造 Bunny 代币的形式发放奖励，下面的公式计算了铸造的代币数。

我们可以看到，最关键的是铸造的代币数量，和 WBNB_Balance 成正比！

也就是说，如果合约获取 WBNB_Balance 时，得到了很高的数字，铸造的数量也会以同样的速度增长！

在代码上，我们看到了和前文一样的逻辑，都是基于池子大小 reserve0 和 reserve1 计算代币价格。

由于此时的“以 BNB 计的价格”没有设置上限，合约就错误地接受了异常的价格，最终发放了超额奖励。

让我们再次回看一下价格操纵漏洞的本质。

漏洞的核心在于“获取价格”的错误。而原因在于引用了“Uniswap池子大小”变量。

我们将其中的本质抽象出来：

当一个敏感操作，依赖于一个敏感变量，就很容易产生危险。

敏感操作，包含所有和钱打交道的操作。Mint、转账、询价…… 都是和真金白银强相关的操作。

敏感变量，指的是很容易被操纵的变量，特别是潜在的没有被操纵过的变量。包括代币价格、池子大小、其他项目的数据、地址余额数据等等。

我们还是以价格操纵攻击为例。

预言机问题，是区块链的一个经典问题。智能合约想要获取链下信息，往往需要一个人，不断地把链下信息上传到链上。这也就是 Chainlink 等实体 EOA 预言机作的。缺点也显而易见，由于每隔几个区块就要更新数据，积年累月下来 Gas 费将成为一笔不小的开支。

而另外一个折衷的办法，是使用链上数据。价格操纵攻击正是利用了这一点。由于数据源单一，只要一个被污染了，整个价格都会受到影响。因此正确的做法是使用链上的去中心化预言机。

在智能合约开发规范还未普及的当下，合约的安全性很大程度上，依赖于开发者个人能力和经验。这其中有一些通用的设计理念，被不断地提及和总结出来。

基于合约开发和算法设计的经验，合约开发者应该遵循下面的安全开发三原则：

程序员的看家本领便是不断抽象，以函数式编程的观点抽象自己的项目，严格限制输入和输出范围，减少全局变量的使用。

随着智能合约开发的逐步规范、还有开发和审计的不断努力，合约安全问题才可能得到真正意义上的缓解。

这将是迎来 Web3 大规模爆发的前奏。

最后我们介绍一下 MetaTrust 开发的 Metascan 工具。在安全合约开发原则中，我们提到了两个敏感──”敏感操作”和”敏感变量“。获取价格这一敏感操作，不应该依赖于池子大小等敏感变量。因为敏感变量可以轻易被用户修改。

基于这一逻辑，Metascan 自动代码审计工具，上线了价格操纵检测、数据操纵检测、分叉项目检测等功能。其内置的四合一引擎，能有效地识别 dApp 中的漏洞。

同时 AI 生成详细解释、修复建议等功能也在上线测试中。只需要上传代码文件或者粘贴 GitHub 地址即可开始检测。

基于 Web3 行业日益增长的风险挑战和安全需求，MetaTrust 由南洋理工大学全球著名研究团队创立。通过长期的研发投入和前瞻性的产品开发，Metatrust 为 Web3 提供 DevSecOps 最佳实践，以自动化安全工具链和智能代码审核服务。

通过自动化安全工具链和智能代码审核服务，它改善了开发生命周期的安全性和合规性，并全面、立体地进行深入的安全扫描和动态保护，具有全面、准确、高效、易用的特点，并持续为开发人员和项目提供安全能力。

同时，MetaTrust 安全团队致力于推动整个开源和区块链行业的安全建设，为开发人员提供完整、最佳的安全开发 SaaS 工具，构建安全繁荣的 Web3 生态系统。

内容整理 | 小胡

编辑排版 | yu