Solidity Transient Storage 漏洞分析与实战教学

1. Transient Storage 概述

1.1 基本概念

Transient Storage 是 Solidity 0.8.24 版本引入的新特性，通过 EIP-1153 提案实现。它提供了：

• 第四种数据存储位置（区别于 memory、storage、calldata）
• 键值对存储方式
• 仅在同一个交易中有效，交易结束时自动清零
• 比常规 storage 更低的 gas 消耗

1.2 技术实现

Solidity 通过两个新的字节码支持 Transient Storage：

• TSTORE - 存储数据
• TLOAD - 加载数据

在 Solidity 0.8.28 版本中，进一步引入了 transient 关键字，使开发者无需使用汇编即可方便地使用 Transient Storage。

2. Transient Storage 的安全风险

2.1 跨交易不可组合性

Transient Storage 只在单个交易内保持状态，这会导致跨交易调用时出现非预期行为。

示例问题：

// 使用 Transient Storage 的乘法器
function setMultiplier(uint x) { /* 使用 TSTORE 存储 */ }
function multiply(uint y) returns (uint) { /* 使用 TLOAD 读取并计算 */ }

连续三个交易：

1. setMultiplier(42)
2. multiply(1) → 返回 42
3. multiply(2) → 返回 0（非预期的 84）

2.2 恶意组合复用风险

在同一交易内，Transient Storage 变量会跨函数调用保持，可能导致：

1. 变量被多次重复利用
2. 外部调用后变量状态被恶意操控

官方建议：

建议在智能合约调用结束时完全清除 Transient Storage 变量，以避免此类问题，并简化复杂交易中合约行为的分析。

3. 实战案例：RemedyCTF 2025 tokemak

3.1 题目概述

目标：耗尽 LFGStaker 合约中的初始资产

合约功能：

• 用户质押 autoETH（类似 LP token）到 LFGStaker 合约
• 用户获得收益
• 提供 deposit 和 redeem 功能

3.2 漏洞分析路径

1. 检查资产转换精度：

   • 确认 deposit/redeem 中 assets 和 shares 的转换是否存在精度套利
   • 本例中无套利机会

2. 分析 totalAssets()：

   • 调用 autoETH.previewRedeem()
   • 该函数内部有复杂调用链，最终会：
     1. 检查闲置资金
     2. 不足时从流动性池(DestVault)取出
     3. 将取出的代币交换为所需资产
     4. 返回给用户并销毁 LP token

3. 关键漏洞点：

   • 交换步骤允许用户指定任意汇率的池子
   • 影响 totalAssets() 返回值
   • 使用 Transient Storage 决定是否使用用户指定池子

3.3 攻击步骤

1. 初始资金获取：

   • 使用闪电贷（如 Aave 或 dYdX）借入大量资金

2. Transient Storage 操控：

   • 通过 AutopilotRouter.redeemWithRoutes() 设置 customRoutes
   • 该函数会：
     • initTransientSwap 设置路由
     • 调用 vault.redeem（vault 为用户控制）
     • exitTransientSwap 清除状态
   • 攻击方法：
     • 传入自定义 vault 合约
     • 在 vault.redeem 中执行攻击代码
     • 此时 Transient Storage 变量仍有效

3. 套利执行：

   • 通过恶意池子操纵资产估值
   • 调整 deposit/redeem 参数进行多轮套利

4. 防御建议

1. Transient Storage 使用规范：

   • 始终在函数结束时清除 Transient 变量
   • 避免在设置 Transient 变量后调用外部合约

2. 安全模式：

   function operation() external {
       // 设置 Transient 变量
       transientVar = x;
   
       // 执行操作
       _internalOperation();
   
       // 清除 Transient 变量
       delete transientVar;
   }
   
   function _internalOperation() internal {
       // 不包含外部调用
       // ...
   }
   

3. 合约设计建议：

   • 限制用户传入的合约地址权限
   • 对关键操作添加重入保护
   • 对 Transient Storage 的使用进行严格审计

5. 总结

Transient Storage 为 Solidity 提供了高效的临时存储方案，但也引入了新的安全考虑：

1. 必须理解其生命周期（单交易有效）
2. 警惕跨函数调用的状态保持
3. 特别注意外部调用时的状态操控风险
4. 遵循"设置-使用-清除"的最佳实践

通过 tokemak 案例可以看出，即使是简单的存储功能，在组合调用和外部合约交互的复杂场景下，也可能导致严重的安全漏洞。开发者需要全面理解这些新特性的行为特性，才能编写出安全的智能合约。