ATN区块链漏洞深入分析与复现教学文档

一、ATN项目背景介绍

ATN是全球首个区块链+AI项目，是一个去中心化的、无需授权的、用户自定义人工智能即服务(AIaaS)和使用接口的开放区块链平台。其核心特点包括：

1. 引入DBot的Oracle预言机技术
2. 采用跨链互操作技术
3. 基于石墨烯架构实现高并发TPS
4. 重点解决AIaaS与EVM兼容智能合约间的互操作性问题

二、漏洞事件概述

2018年5月11日，ATN安全团队发现其智能合约存在严重漏洞并被攻击。黑客利用以下两个关键特征实施攻击：

1. ERC223合约可传入自定义接收调用函数
2. ds-auth权限校验机制

攻击导致合约内部权限控制失效，黑客成功获取合约控制权并增发大量代币。

三、合约技术分析

1. ERC223与ERC20的区别

ERC223由Dexaran于2017年提出，旨在改进ERC20标准，解决其无法处理发往合约自身Token的问题：

• ERC20转账机制：

  • 直接调用transfer()
  • 先approve()再transferFrom()

• ERC223改进：

  • 当转账对象为智能合约时，ERC20必须使用approve+transferFrom组合
  • ERC223解决了转往合约地址的Token无法再次转出的问题

2. 关键合约组件分析

DSAuth权限控制合约

contract DSAuth is DSAuthEvents {
    DSAuthority public authority;
    address public owner;
    
    function setOwner(address owner_) public auth {
        owner = owner_;
        LogSetOwner(owner);
    }
    
    modifier auth {
        require(isAuthorized(msg.sender, msg.sig));
        _;
    }
    
    function isAuthorized(address src, bytes4 sig) internal view returns (bool) {
        if (src == address(this)) {
            return true;
        } else if (src == owner) {
            return true;
        } else if (authority == DSAuthority(0)) {
            return false;
        } else {
            return authority.canCall(src, this, sig);
        }
    }
}

关键点：

• 使用auth修饰器进行权限控制
• isAuthorized函数检查三种授权情况：
  1. 调用者是合约自身
  2. 调用者是owner
  3. 调用者被authority授权

DSStop合约管理

contract DSStop is DSNote, DSAuth {
    bool public stopped;
    
    modifier stoppable {
        require(!stopped);
        _;
    }
    
    function stop() public auth note { stopped = true; }
    function start() public auth note { stopped = false; }
}

功能：提供合约暂停/恢复机制

DSTokenBase基础代币合约

实现标准ERC20功能：

• 余额管理(_balances)
• 授权管理(_approvals)
• 转账功能(transfer/transferFrom)

DSToken主合约

contract DSToken is DSTokenBase(0), DSStop {
    mapping (address => mapping (address => bool)) _trusted;
    
    function mint(address guy, uint wad) public auth stoppable {
        _balances[guy] = add(_balances[guy], wad);
        _supply = add(_supply, wad);
        Mint(guy, wad);
    }
    
    // 其他关键功能...
}

关键功能：

• 信任机制(_trusted)
• 代币铸造(mint) - 需要auth权限
• 代币销毁(burn)

3. 漏洞核心函数分析

function transferFrom(address _from, address _to, uint256 _amount, bytes _data, string _custom_fallback) 
    public returns (bool success) {
    
    require(super.transferFrom(_from, _to, _amount));
    
    if (isContract(_to)) {
        ERC223ReceivingContract receiver = ERC223ReceivingContract(_to);
        receiver.call.value(0)(bytes4(keccak256(_custom_fallback)), _from, _amount, _data);
    }
    
    ERC223Transfer(_from, _to, _amount, _data);
    return true;
}

漏洞原理：

1. 函数允许传入自定义回调函数名(_custom_fallback)
2. 转账后会尝试调用目标合约的指定函数
3. 当_to地址为合约自身时，可以调用任意函数
4. 由于合约自身调用自身会通过isAuthorized检查(src == address(this)返回true)
5. 从而绕过权限控制执行特权函数

四、漏洞复现步骤

1. 环境准备

• 以太坊测试网络或本地开发链
• 部署ATN合约代码
• 准备两个账户：正常用户和攻击者

2. 攻击流程

1. 初始状态检查

   • 查询当前合约owner
   • 确认攻击者账户余额为0

2. 构造恶意交易
   参数设置：

   _from: 攻击者地址
   _to: ATN合约地址
   _amount: 0
   _data: 0x00
   _custom_fallback: "setOwner(address)"
   

3. 执行攻击

   • 调用transferFrom函数传入上述参数
   • 由于_to是合约自身，会执行setOwner函数
   • 权限检查时msg.sender是合约地址，通过验证

4. 验证攻击结果

   • 查询合约owner已变更为攻击者地址
   • 攻击者可以调用mint函数为自己增发代币

5. 隐藏踪迹

   • 将owner改回原地址
   • 转移盗取的代币

3. 真实攻击交易分析

1. 黑客获得提权交易：
   https://etherscan.io/tx/0x3b7bd618c49e693c92b2d6bfb3a5adeae498d9d170c15fcc79dd374166d28b7b

2. 增发1100万ATN交易：
   https://etherscan.io/tx/0x9b559ffae76d4b75d2f21bd643d44d1b96ee013c79918511e3127664f8f7a910

3. 恢复owner交易：
   https://etherscan.io/tx/0xfd5c2180f002539cd636132f1baae0e318d8f1162fb62fb5e3493788a034545a

五、漏洞修复建议

1. 严格限制回调函数

   • 白名单允许的回调函数
   • 禁止调用敏感函数

2. 改进权限检查

   • 区分合约自身调用和外部调用
   • 对特权函数增加额外验证

3. 使用更安全的ERC标准

   • 考虑使用更新的ERC677或ERC827
   • 或实现更严格的安全检查

4. 代码审计

   • 所有涉及外部调用的函数需要重点审计
   • 使用形式化验证工具检查权限控制

六、总结

ATN漏洞的核心在于：

1. ERC223的自定义回调机制被滥用
2. ds-auth的权限检查在合约自调用时过于宽松
3. 转账函数与权限管理函数的组合产生意外行为

此案例展示了区块链智能合约开发中：

• 外部调用危险性的典型示例
• 权限管理的重要性
• 合约组合时的安全考虑必要性

七、参考资源

1. ERC223标准介绍：http://btsabc.org/article-1449-1.html
2. ATN合约代码：https://etherscan.io/address/0x461733c17b0755ca5649b6db08b3e213fcf22546#code
3. 漏洞分析文章：https://paper.seebug.org/621/
4. 技术解析：https://www.jianshu.com/p/38cbf879ac72