Web3底层语言（二）：Move如何避免闪贷重入攻击？

概括

之前的报告从底层语言的特点比较了Move和Solidity（以太坊）的优势和特点。 作为Web3的基础研究，本文从闪贷最具特色的应用出发，分析以太坊和Move分别是如何实现闪贷的，以及Move是如何避免闪贷攻击的？

以太坊合约之间的交互是通过消息的交换实现状态一致，并允许重入和动态调用。 该特性为闪贷的实现提供了基础。 在此期间，合约之间的函数可以来回调用对方——在调用期间发生控制权转移。 如果DeFi项目平台合约存在漏洞，套利者可以利用合约的恶意代码调用相应的函数来窃取资产——利用合约间状态同步信息的差异，在一个流程未结束时双花资产（以太坊资产只是Assignment），或者重复执行函数（不应该允许的逻辑）来窃取。

重入攻击的前提是攻击者部署的合约中存在恶意代码，但核心因素是：

1）以太坊合约调用时存在控制权转移，为恶意合约提供了主动权；

2）并且在进程结束前可以重新进入（重复调用）进程。 恶意合约可以利用漏洞重复调用函数实现资产窃取（如多次重复提现，但提现流程结束前）；

3）另外，以太坊账户资产以数字余额的形式存在，因此存在重复资产盗窃（双花）的可能，或者恶意合约可以修改相关账户资产余额的值，从而实现盗窃过程。结束。

Move提出了闪贷新的操作流程——烫手山芋模型，基本摒弃了重入性。 “hot-potato”模式是一种没有key、store、copy、drop能力的结构，是Move程序在事务执行过程中只使用一次的结构。 由于没有drop、key和store能力，烫手山芋只能通过调用“销毁”函数来完成这个过程——顾名思义，这是一个烫手山芋，过程中的任何处置都是“烫手山芋”。 ，只能交给销毁函数来完成。 具体过程如下：

1）闪电贷智能合约在运行时会创建一个“烫手山芋”收据（receipt）；

2）当套利者向闪贷合约进行贷款时，闪贷合约发送贷款资金和烫手山芋收据（receipt）；

3）套利者利用贷款资金进行套利操作；

4）当套利者还款时，会调用还款函数（repay），将资金和收据（receipt）发送给还款函数，收据被还款函数接收后销毁。

闪贷完成的前提是最终正确还款和流程结束。 在流程结束前，恶意合约可以在以太坊系统中实施重复调用，修改相应的资产账户分配，从而实现盗窃。 除了资金的正确返还之外，Move系统闪贷流程结束的前提是一次性回收销毁烫手山芋资源，保证了闪贷的原子性。

风险提示：区块链商业模式落地不及预期； 监管政策的不确定性。

一、核心思想

作为以太坊DeFi生态最有特色的应用，闪电贷基于以太坊使用的Solidity语言，允许动态调用和重入。 虽然这种动态调用是智能合约开放性和可组合性的重要体现，但由此带来的控制权转移和合约功能的重复调用，带来了不小的安全隐患。 行业存在漏洞利用闪电贷攻击DeFi资金池事件时有发生。 由于Move语言不允许动态调用和重入，它使用“烫手山芋”模型非常简单地实现闪贷，因此可以完全避免类似以太坊的安全问题。

两个系统在生态应用中的工作模式存在明显差异。 这种差异的根源在于Move底层语言的特点。 在我们之前的报告《Web3底层语言：Move弥补了Solidity的哪些短板？ 》已经详尽介绍。本报告从闪贷申请的角度比较了两者应用的不同实现方式。

2.以太坊闪电贷的基础：动态调用和可重入

闪电贷是一种全新的原生DeFi产品，可以理解为极速借贷。 用户只需在同一笔交易（区块）中完成借贷、套利、还款和支付手续费。 由于是原子交易，借款人无需抵押任何资产即可变现贷款，提供无本金套利方案。

在我们之前的报告《Web3底层语言：Move弥补了Solidity的哪些短板？ " 中提到：

》为了模块化和合约组合，Solidity（如以太坊）上的Contract合约通过库（相当于静态库）传递消息，从而实现Contract合约之间的调用和交互。Move语言使用模块（module）和脚本（script）设计，前者类似于Contract合约，Move语言的合约构成是模块之间的组合，通过传递资源（也就是上面说的资源）。关于构成，Solidity和Solidity的区别移动很明显。”

以太坊合约之间的交互是通过互通消息实现状态一致，并允许重入和动态调用，这意味着合约之间的函数可以来回调用——在调用过程中会发生控制权的转移。 该特性为闪贷的实现提供了基础。

具体来说，在一个以太坊交易中，可以进行转账操作等一系列合约操作，通过调用智能合约中的函数函数，可以执行多种复杂的功能——也就是说，一个基于以太坊的交易可以集成一系列的复杂交易：可以集成借贷、套利、还款等一系列交易操作。 闪电贷中的所有操作都在一个区块时间内完成。 按照以太坊目前的出块速度，Merge后需要12秒。 还款，如果不这样做，交易就不会被打包写入区块，相当于借款人借钱，套利（失败）。 这些操作不是有效的事务，而只是临时状态——即原子事务。 因此，用户必须对所有需要执行的步骤进行编程，形成智能合约交易，完成借用、使用、还款三个步骤。

上述复杂的交易操作是通过多个合约之间的动态调用实现的，这种调用是可重入的（即可以重复调用）。

目前，用户还可以通过FURUCOMBO等第三方项目完成更简单的闪贷插件编程，无需实际编写代码即可完成智能合约的设计，最终实现闪贷所需的全套操作。 具体套利流程如下图所示（使用FURUCOMBO平台，具体价格交易所为例）。 目前 Kyberswap 平台上的价格情况是 1 sUSD = 0.9927 DAI，而 Uniswap 上 1 DAI = 1.2411 sUSD。 DAI-sUSD交易对的价格存在较大的套利空间，可以通过FURUCOMBO的接口设计套利流程。 包括： 1、通过AAVE借贷平台的闪贷功能借出100 DAI； 2. 通过Uniswap将100个DAI兑换成约122个sUSD代币； 3、通过Kyberswap平台将sUSD代币兑换成约122个DAI代币； 4. 偿还从AAVE借出的100个DAI代币，手续费为0.09个DAI； 5. 使用闪电贷的整个套利过程在一笔以太坊交易中完成，利润约为22 DAI。

如果在本次以太坊交易中借入的资金没有被偿还，那么整个借贷交易就不会被打包进区块，也就是说借贷实际上并没有发生，因此借款人的资金不会受到任何影响——中间借贷并且套利过程只是暂时的状态，并没有被矿工打包确认。 基于闪电贷的特点和时效性要求，其应用最为广泛的是套利交易。 套利者无需动用自有资产进行套利操作，只需要通过闪贷获得所需的资金额度即可完成套利交易，并及时偿还借入的资金。 这大大降低了套利者的进入门槛，因为理论上任何人都可以成为套利者，拥有无限的套利资金进行操作。

从以上流程可以看出，以太坊合约的控制权在FURUCOMBO闪电合约-套利账户合约-Uniswap合约-Kyperswap合约-闪电借贷合约之间进行了切换，可以动态调用相应的函数。 如果DeFi项目平台合约存在漏洞，套利者可以利用合约的恶意代码调用相应的函数来窃取资产——利用合约之间的状态同步信息差异，在一个流程结束前双花资产（以太坊） assets are only assigned），或者重复执行函数（不应该允许的逻辑）来窃取。

对于Move生态来说，由于资产不是简单的赋值，禁止动态调用和重入，从根本上杜绝了风险。 后面我们会详细说明它的具体实现。

3、Move和Solidity闪电贷在具体实现上有什么区别？

3.1.以太坊闪电贷双刃剑：动态调用和重入

从实现上看，以太坊EVM（基于Solidity）具有动态调度，可以通过重入实现闪贷。 比如我们之前的报告《Web3底层语言：Move弥补了Solidity的哪些短板？ " 中提到：

“以太坊（Solidity）的资产由相应的合约控制。如果将Token A合约比作一个保险箱，保险箱会为所有用户分配一个数字余额来表示用户拥有的Token A资产的数量，但是资产本身还是存放在Token A合约的保险箱里。Move用户账户本身就是一个独立的大保险箱，由用户自己控制，所有的Token资产都放在这个保险箱里。而这些Token不存在于数字中形式，但不能复制具有用户控制权限的资源（类型）。”

因此，以太坊EVM实现闪电贷套利的过程为：

1）用户将调用控制权交给闪电贷合约；

2）闪贷合约调用外部套利合约程序中的执行函数，将请求的借贷金额发送给套利合约，套利合约执行套利操作；

3) 套利合约完成套利，将贷款返还给闪贷合约，执行函数完成工作，将控制权交还给闪贷合约；

4）闪电贷合约检查还款金额是否正确。 如果正确则套利交易成功，否则失败。

上述过程中，动态调用了相应的函数，闪贷合约在结束前需要检查还款金额是否正确，因此控制权的转移可以随时发生，即可重入——在同时，需要注意的是，以太坊账户的资产是以数字余额形式存在的，重新进入会带来双花的可能性，这也是漏洞所在。 调用外部合约的主要危险之一是它们可以接管控制权，一旦这些外部合约程序出现漏洞，攻击者可以通过重复调用实施攻击，即重入攻击。

重入攻击创造了以太坊历史上最严重的攻击之一，直接导致了以太坊的分叉，也就是2016年6月17日The DAO的崩溃。黑客部署了一个合约，在The DAO中存入一些ETH DAO 作为“投资者”。 然后黑客调用The DAO合约中的withdraw函数，导致The DAO合约为黑客取款。 因为黑客合约（fallback function）存在恶意漏洞——它没有结束逻辑，所以The DAO一直无法完成提现（这时候，The DAO并不知道黑客收到了提现，并把它的帐户余额为 0）并重新获得控制权。 黑客通过不断调用 withdraw 函数发送了超过其初始存入的 ETH。

在闪电贷攻击中，攻击者往往通过恶意合约实施可重入攻击。 例如，2022年3月16日，黑客通过闪电贷借钱，并利用借贷项目百融的漏洞进行实时重入攻击，最终获利约2363 ETH。 具体过程并不复杂。 由于百财金融先转账后记录，黑客通过闪电贷借款，利用攻击合约存入百财金融借贷池实现抵押借贷，攻击合约部署的onTokenTransfer函数实现借贷前的多次调用bookkeeping Function（重入攻击），使用一个质押资产从不同的贷款池中不断提取贷款。 由于先转账后入账，当入账时（流程结束），黑客就实现了攻击并获利。 攻击的核心是：在进程结束前，攻击者的合约可以重复调用相关函数，实现资产窃取。

例如，攻击者的合约将资产抵押给A银行（项目A的借贷池）进行贷款，A银行在完成记账结算前就开始放贷，而A银行完成记账结算过程就意味着闪贷交易必须是成功（Atomicity），此时资产被A放入仓库进行记账。 但是由于A银行与其他银行之间的信息不同步（合约函数之间的状态不同步），攻击者还没有完成A银行的资产入库记账（即A银行的借贷流程时）被攻击的合约还没有结束，这个时候闪电贷的工作流程还没有结束，合约函数调用仍然可以进行），资产用于其他银行的抵押贷款（再入）等如B和C。流程结束后，攻击者完成了闪电贷攻击，获利了。

重入攻击的前提是攻击者部署的合约存在恶意代码，但核心因素是：

1）以太坊合约调用时存在控制权转移，为恶意合约提供了主动权；

2）并且在进程结束前可以重新进入（重复调用）进程。 恶意合约可以利用漏洞重复调用函数实现资产窃取（如多次重复提现，但提现流程结束前）；

3）另外，以太坊账户资产以数字余额的形式存在，因此存在重复资产盗窃（双花）的可能，或者恶意合约可以修改相关账户资产余额的值，从而实现盗窃过程。结束。

“可重入”是实现闪电贷的基础，但一旦目标合约出现漏洞，攻击者就可以实施重入攻击。 这在我们之前的报告中有详细说明。

3.2. MOVE的“烫手山芋”：无需重入的闪电贷

Move语言禁止动态调用和重入，从根本上杜绝了重入攻击。 但是，作为一种资源，Move系统的资产一旦借出，就相当于真正的转移。 如何保证闪贷的顺利还款？

Move提出了闪贷新的操作流程——烫手山芋模型，基本摒弃了重入性。 “hot-potato”模式是一种没有key、store、copy、drop能力的结构，是Move程序在事务执行过程中只使用一次的结构。 由于没有drop、key和store能力，烫手山芋只能通过调用“销毁”函数来完成这个过程——顾名思义，这是一个烫手山芋，过程中的任何处置都是“烫手山芋”。 ，只能交给销毁函数来完成。 具体过程如下：

1）闪电贷智能合约在运行时会创建一个“烫手山芋”收据（receipt）；

2）当套利者向闪贷合约进行贷款时，闪贷合约发送贷款资金和烫手山芋收据（receipt）；

3）套利者利用贷款资金进行套利操作；

4）当套利者还款时，会调用还款函数（repay），将资金和收据（receipt）发送给还款函数，收据被还款函数接收后销毁。

我们在之前的报告中已经分析过，账户资产和收据都是“不可复制、不可丢弃、不可重复使用，可以安全存储和转移”的资源类型，因此收据必须经过处理（且只能使用一次） ，而不是像以太坊那样给账户赋值。 因此，烫手山芋模型可以保证借出的资产（资源类，借出后实际转移）必须归还。 收据（receipt）作为烫手山芋，就像一个定时雷管（这里的定时指的是闪贷套利作为原子交易的“时间”，而不是具体的时长），资金与雷管绑定在一起被借出。 由于雷管双方都无法占有，必须归还拆除——否则交易无法完成，闪贷资金保证返还。

闪贷完成的前提是最终正确还款和流程结束。 在流程结束前，恶意合约可以在以太坊系统中实施重复调用，修改相应的资产账户分配，从而实现盗窃。 除了资金的正确返还之外，Move系统闪贷流程结束的前提是一次性回收销毁烫手山芋资源，保证了闪贷的原子性。

从应用的角度来看比特币期权30秒，Web3的底层代表应该在保证开放性和可重构性的基础上提高代码安全性。 在Web3中，代码不仅包含信息，还直接涉及资产调用，保证用户资产安全是重中之重，否则Web3就是一片黑暗森林。 以太坊的生态让大家看到了智能合约的生命力。 在此基础上比特币期权30秒，下一个时代将继续向安全合规方向演进。 这也是我们当前关注Web3底层语言演进的核心逻辑，或者说这孕育着下一波创新浪潮。

风险提示

区块链商业模式落地不及预期：区块链、密码学等相关技术和项目处于早期发展阶段，存在商业模式落地不及预期的风险。

监管政策的不确定性：区块链项目的实际运行涉及多项金融、网络等监管政策。 目前各国的监管政策还处于研究探索阶段，没有成熟的监管模式，行业面临监管。 政策不确定性的风险。

本文节选自《Web3底层语言（二）：Move如何避免闪电贷重入攻击？ 国盛证券研究所 2022 年 12 月 29 日发布。”，详见相关报告。

宋家吉 S0680519010002 songjiaji@gszq.com

任和义 S0680519040002 renheyi@gszq.com

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