EOS dApp 漏洞盘点-EOSDice弱随机数漏洞1

admin 2023年2月23日20:57:10评论8 views字数 4089阅读13分37秒阅读模式


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Written by WeaponX@零时科技

本文所有过程均在本地测试节点完成

文章用到的所有代码均在 https://github.com/NoneAge/EOS_dApp_Security_Incident_Analysis




0x00背景 


零时科技监测到,EOSDice在2018年11月3日受到黑客攻击,根据EOSDice官方通告,此次攻击共被盗2,545.1135 EOS,约合 1.35 万美元(2018年11月4日价格 1 EOS ≈ 5.13 USD)。


EOS dApp 漏洞盘点-EOSDice弱随机数漏洞1



0x01技术分析


由于EOSDice被攻击是因为该游戏的的随机数算法被破解,而且使用的defer action进行开奖。那我们具体分析一下EOSDice的随机数算法是否存在漏洞。

因为EOSDice的合约已经开源,我们从Github上找到了EOSDice的随机数算法:

EOS dApp 漏洞盘点-EOSDice弱随机数漏洞1

https://github.com/loveblockchain/eosdice/blob/f1ba04ea071936a8b5ba910b76597544a9e839fa/eosbocai2222.hpp#L172

可以看到,EOSDice官方的随机数算法为6个随机数种子进行数学运算,再哈希,最后再进行一次数学运算。EOSDice官方选择的随机数种子为

  • tapos_block_prefix # ref block的信息

  • tapos_block_num # ref block的信息

  • account_name # 本合约的名字

  • game_id # 本次游戏的游戏id,从1自增

  • current_time # 当前开奖的时间戳

  • pool_eos # 本合约的EOS余额

其中随机数种子account_namegame_idpool_eos很容易获取到,那么如果需要预测随机数,必须要预测所有的随机数种子,也就是 说current_timetapos_block_prefixtapos_block_num也要可以预测。

  1. 那么,首先分析current_time是否可以预测

根据EOS官方的描述

EOS dApp 漏洞盘点-EOSDice弱随机数漏洞1


其实返回的就是一个时间戳,由于EOSDice开奖使用的是defer action,因此,我们只需要知道下注的action的时间戳再加上delay_sec就可以算出开奖reval的时间戳了。EOSDicedelay_sec为1秒,所以开奖时时间戳 = 下注时时间戳 + 1000000

  1. 接着,我们分析tapos_block_prefixtapos_block_num是否可以预测

其实,tapos_block_prefixtapos_block_num均为开奖blockref block的信息。EOS为了防止分叉,所以每一个block都会有一个ref block也就是引用块。因为reveal开奖的块在下注前并不知道,它的ref block看似也不知道,所以貌似这两个种子是未来的值。不过,根据EOS的机制,因为开奖采用的是defer action,所以reveal开奖块的ref block为下注块的前一个块,也就是说tapos_block_prefixtapos_block_num是在下注前可以获取到的!

EOS dApp 漏洞盘点-EOSDice弱随机数漏洞1

至此,EOSDice的随机数种子在下注前均可以获取,那就意味着我们可以在下注前预测到下注后的随机数,完全可以达到必中的效果。


下面是我们测试攻击的合约,完成的功能是根据EOSDice的随机数算法来预测此次下注的随机数的值,然后选择roll的值比预测值大一即可中奖。

EOS dApp 漏洞盘点-EOSDice弱随机数漏洞1

下面,我们的测试攻击脚本,完成的功能是获取最新的块和块的id,计算出EOSDice开奖actiontapos_block_prefixtapos_block_num,发送给测试攻击的合约。

EOS dApp 漏洞盘点-EOSDice弱随机数漏洞1


测试流程:

  1. 创建相关账户并设置权限

# 创建EOSDICE相关账户和权限
cleos create account eosio eosbocai2222 EOS6xKEsz5rXvss1otnB5kD1Fv9wRYLmJjQuBefRYaDY7jcfxtpVk
cleos set account permission eosbocai2222 active '{"threshold": 1,"keys": [{"key": "EOS6kSHM2DbVHBAZzPk7UjpeyesAGsQvoUKyPeMxYpv1ZieBgPQNi","weight": 1}],"accounts":[{"permission":{"actor":"eosbocai2222","permission":"eosio.code"},"weight":1}]}' owner -p eosbocai2222
# 创建攻击者相关账户机器权限
cleos create account eosio attacker EOS6xKEsz5rXvss1otnB5kD1Fv9wRYLmJjQuBefRYaDY7jcfxtpVk
cleos set account permission attacker active '{"threshold": 1,"keys": [{"key": "EOS6kSHM2DbVHBAZzPk7UjpeyesAGsQvoUKyPeMxYpv1ZieBgPQNi","weight": 1}],"accounts":[{"permission":{"actor":"attacker","permission":"eosio.code"},"weight":1}]}' owner -p eosbocai1111
  1. 给相关账户发送代币

cleos push action eosio.token issue '["attacker", "10000.0000 EOS", "memo"]' -p eosio
cleos push action eosio.token issue '["eosbocai2222", "10000.0000 EOS", "memo"]' -p eosio
  1. 编译相关合约并部署

# 编译攻击合约
eosiocpp -o attack.wast attack.cpp
eosiocpp -g attack.abi attack.cpp
# 部署攻击合约
cleos set contract ~/attack -p attack@owner

# 编译EOSDICE合约
eosiocpp -o eosdice.wast eosbocai2222.cpp
eosiocpp -g eosdice.abi eosbocai2222.cpp
# 部署EOSDICE合约
cleos set code eosbocai2222 eosdice.wasm -p eosbocai2222@owner
cleos set abi eosbocai2222 eosdice.abi -p eosbocai2222@owner
  1. 初始化EOSDice合约

cleos push action eosbocai2222 init '[""]' -p eosbocai2222

最后,我们来测试一下,我们可以很容易的获取到下次投注的game_id,此次为109。

python script.py 109

我们看一下合约的执行结果,可以看出,攻击合约预测的随机数和EOSDice的开奖action算出来的完全一致!这样就可以达到每次必中!

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0x02官方修复


官方修复其实很简单:

  • 开奖的action由一次defer action变成了两次defer action

EOS dApp 漏洞盘点-EOSDice弱随机数漏洞1

https://github.com/loveblockchain/eosdice/commit/50a05dfb6c0d68b6035ed49d01133b5c2edaefdf

  • 账户的余额用很多账户的总和加起来当成随机数种子

EOS dApp 漏洞盘点-EOSDice弱随机数漏洞1

https://github.com/loveblockchain/eosdice/commit/3c6f9bac570cac236302e94b62432b73f6e74c3b


首先,开奖的action由一次defer action变成了两次defer action,根据前面我们提到的内容,defer actionref block为发起defer action的前一个块。但是,在我们下注的时候这个块是无法预知的;其次,EOSDice的账户余额用了很多账户的余额的总和来当种子,这个貌似也是无法预测变化的。不过这样真的安全了吗?很明显,不是的,仅在6天后EOSDice再次受到随机数攻击,下篇文章我们会详细分析第二次攻击。



0x03推荐修复


如何得到安全的随机数是一个普遍的难题,但是在EOS上尤其困难,因为EOS并不提供随机数接口。所以随机数的种子必须得自己选择,选择种子的准则就是无法被提前预知。零时科技安全专家推荐参考EOS官方的随机数生成方法来生成较为安全的随机数

https://developers.eos.io/eosio-cpp/docs/random-number-generation


0x04Refer


https://blog.csdn.net/TurkeyCock/article/details/84730045

https://igaojin.me/2018/11/04/EODIDEC-%E9%9A%8F%E6%9C%BA%E6%95%B0%E8%A2%AB%E6%94%BB%E7%A0%B4/

https://developers.eos.io/eosio-nodeos/reference#get_block

https://github.com/loveblockchain/eosdice/tree/f1ba04ea071936a8b5ba910b76597544a9e839fa

https://developers.eos.io/eosio-cpp/docs/random-number-generation



零时科技

NoneAge

深圳零时科技有限公司,专注于区块链安全领域。公司团队由从事安全技术研究和安全服务多年且经验丰富的高级网络安全专家组成,为客户提供专业的安全服务和安全解决方案。

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原文始发于微信公众号(零时科技):EOS dApp 漏洞盘点-EOSDice弱随机数漏洞1

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