表里不一：Sanshu Inu的Memestake合约遭袭事件分析

前言

北京时间2021年07月21日03:40，我们的攻击检测系统检测到某个交易异常。通过对该交易进行扩展分析，我们发现这是一起利用通缩代币（deflation token）KEANU的机制对Sanshu Inu部署的Memestake合约的奖励计算机制的漏洞进行攻击的事件，攻击者最后获利ETH约56个。下面详细分析如下：

0x0. 背景介绍

今年以来爆火的狗狗币（DOGE）、柴犬币（SHIB）引发了广泛的关注，同时带火了其他相关的meme币，更引发了大量的项目方开发自己的meme币及围绕meme币提供服务，其中Sanshu Inu就是其中一员。Sanshu Inu不仅发行meme币SANSHU，还创建了合约Memestake作为meme币的耕种池。用户只要往Memestake中质押meme币，就可以获得代币Mfund作为奖励。

另一方面，大量的meme币都是通缩代币，即该种代币的发行量会逐渐减少。其中部分meme币的通缩实现形式是在用户每次进行交易转账（transfer）的时候扣取一定比例的币用于销毁和再分配，这将导致接收方实际收到的token数量小于支出方实际支付的数量。本次涉及的通缩代币KEANU就是采用这种实现。

该攻击的大致原理就是通过控制Memestake进行KEANU的多次转入转出减少其持有的KEANU数量，从而利用其奖励计算函数的漏洞致使Memestake给攻击者发送大量Mfund。

0x1. 代码分析

为了便于理解，我们首先简要地介绍一下和此次攻击相关的两个实体合约：KEANU代币的 KeanuInu 合约和 Memestake 合约。

KeanuInu 合约

正如前面所说，KeanuInu在实现代币KEANU的转账时，会扣取一定比例的币用于销毁和再分配，其中用于销毁的比例设置为定值——2%。如图，在调用KeanuInu的transfer()及transferFrom()函数的时候，函数调用中显示的转账数量跟emit的事件log中记录的数量并不一致。

其由于其实际代码实现较为复杂，此处不再展示，感兴趣的朋友可以根据后面附录给出的合约地址在etherscan.io自行查看合约实现。另外，上面两张截图来源于我们自行开发的交易解析工具，目前开放公测中。欢迎各位点击https://tx.blocksecteam.com:8080/试用。我们的工具将函数调用与过程中产生事件log结合展示的方式，对于分析通缩代币等问题更有帮助。

Memestake 合约

下图是MemeStake的deposit函数。函数首先调用updatePool更新资金池状态，然后将用户的token转账给自己。当传入的_amount大于0时会在代码的1295行进行转账。

然而，由于KEANU token的通缩特性，虽然调用safeTransferFrom函数时传入的金额是amount，但是实际上转入资金池的金额小于amount。并且在代码分析中我们注意到，transfer的目的地是自己，也就是说对于MemeStake来说，所有用户的某个币种（如KEANU token）的存款都属于MemeStake。

在转账后的1296行，MemeStake会对用户的存款进行登记，但这里登记采用的仍然是amount（而真实的转账量小于amount），因此用户真正的存款量比登记的user.amount更小。

最后在1299行，可以看出user.rewardDebt参数也是根据（比真实值要大的）user.amount来计算的。

下图是MemeStake的withdraw函数。该函数首先会检查user.amount是否还有足够的余额，但由于user.amount本身比真实值大，因此这里的检查是不准确的。接下来，同样会调用updatePool函数更新资金池状态。

在1321行，withdraw函数会先扣除在user.amount中登记的余额，然后调用transfer函数把token转回用户。和deposit函数一样，这里的逻辑同样存在问题，由于每次转账都会造成通缩，因此转给用户的数量会小于实际的转账量。

最后来看MemeStake的updatePool函数。首先从1255行可以看出，每次调用会记录上一次更新的blockNumber，如果此次调用的区块和上次更新时相同，则会直接返回，也就是说updatePool对每个区块只会更新一次资金池状态。

接下来在1259行，会获取MemeStake自身在token合约中的余额（上文提到，每次用户deposit都会将token转给MemeStake）。最后在1275行，会利用这个余额作为分母，计算该资金池每一次deposit和withdraw的奖励（也就是pool.accMfundPerShare参数）。计算方式如下：

pool.accMfundPerShare += mFundReward / token.balanceOf(MemeStake)

回到withdraw，我们来看存取款奖励代币Mfund是怎样转账的。首先在上图withdraw函数的第1325行，计算用户是否有pending的Mfund token没有发放，计算公式为：

rewardMfund = user.amont * pool.accMfundPerShare / 1e18 - user.rewardDebt。

而rewardDebt是这样计算的（图中第1325行）：

user.rewardDebt = user.amount * pool.accMfundPerShare / 1e18

因此，从代码中我们不难构造出一种可能的攻击：

首先，在一个交易内，通过反复调用deposit和withdraw函数，榨干MemeStake的资金池。这个操作利用了三个代码问题：

首先，user.amount的记账比真实值多，因此每次withdraw都可以成功。

第二，MemeStake中所有用户的资金都在一个池子中，因此每一笔转账实际上Burn掉的是池子中其他用户存入的KEANU token。

第三，由于updatePool在同一个块中不会进行状态更新，因此不会影响pool.accMfundPerShare参数，也不会产生Mfund token的reward。

接下来，在下一个区块时，直接调用withdraw函数。

通过对updatePool函数的分析可知，此时会产生池子状态的更新，且由于前一步操作榨干了MemeStake的资金池，token.balanceOf(MemeStake)极低，产生了巨大的pool.accMfundPerShare。

随后在withdraw函数的第1315行，计算出的Mfund reward量非常大，导致巨额的Mfund回报。

0x2. 攻击分析

前面介绍了漏洞成因及漏洞的利用方式，我们接下来介绍攻击者实际是如何进行攻击的。

如图所示，攻击可以分为4步，其中关键攻击步骤为第2步，利用通缩代币的特性操纵Memestake的奖励计算。

第1步（准备），首先攻击者创建了两个合约并进行初始化，其中合约一为表现正常的投资合约，攻击者通过合约一往Memestake存入约2,049B KEANU ，为步骤3获利大量MFUND奖励做好铺垫。合约二为操纵Memestake的奖励计算的合约，先进行了相关token的approve操作。

第2步（操纵），攻击者先从uniswapV2中flash loan大量的KEANU代币，然后通过合约二往Memestake中多次deposit 和withdraw大量KEANU，导致Memestake被迫大量交易KEANU。由于KEANU是一种通缩代币，每次交易会烧掉2%的交易额，导致用户真正存入Memestake的量比登记的user.amount更小，取出时又是按照user.amount转给用户（详见代码分析），导致Memestake池子中KEANU的代币持有量不断减少，最终为1e-07。如下图所示，涉及交易为0x00ed，交易截图未完全，请自行根据交易查看。

第3步（获利），攻击者首先通过合约二调用了Memestake.updatePool()函数，修改了KEANU所在池子的accMfundPerShare，由于该值依赖于池子所持有的KEANU的代币量，而这在第二步中被操纵了（具体公式见下方代码分析）。这使得合约二在接下来withdraw的时候可以获得远超正常值的Mfund（约61M）这种token作为奖励。第3步发生于交易0xa945中，同时攻击者开始将部分获得的MFund换成WETH等代币。

第4步（收尾），攻击者将获得的MFund、KEANU等代币换成ETH，并通过Tornado.Cash转移走，至此攻击结束，攻击者从中获利ETH 55.9484578158357个（攻击者的EOA地址及部署的攻击合约还残留有部分SANSHU和KEANU代币未计入），约10万美元。

下面附上攻击地址0x0333的交易截图，交易截图未完全，请根据地址自行查看详情（具体地址及交易详见文章末尾）。

Others:

有趣的是，攻击的第2、3步都与flashbots交易有关。

其中第2步涉及的交易0x00ed由于采用了UniswapV2 flashloan，且交易前后相当于用约38ETH去购买了KEANU，由此产生了很大的套利空间。因此该笔交易受到另一名攻击者的三明治攻击（sandwich attack），即本事件的攻击者也是另一个三明治事件的受害者。该三明治攻击者获利3.2769697165652474ETH，但是给了矿工2.405295771958891249ETH，净获利0.8716739446063562ETH。

而第3步攻击涉及的交易0xa945则由于在uniswap池子中大量售出MFund，创造了套利空间，所以被back-running而成为flashbots交易。该searcher获利0.13858054192600666ETH，其中交给矿工0.099085087477094764ETH，净获利0.03949545444891189ETH。

由于UniswapV2中将flash loan的实现与普通的Swap结合在一起，具体的实现原理及为什么由此导致第2步存在套利空间可以参阅我们的paper Towards A First Step to Understand Flash Loan and Its Applications in DeFi Ecosystem (SBC 2021). 链接https://www.blocksecteam.com/papers/sbc21_flashloan.pdf

0x3. 总结及安全建议

攻击者利用通缩代币的特性控制了平台持有代币的数量，影响了奖励代币的计算发放，由此获利ETH 55.9484578158357个。而这原因在于，Sanshu Inu平台在引入通缩代币时缺乏一定的安全考量，导致攻击者有空可趁。

由此，我们给有关项目方的安全建议有：

1. 对项目引入的代币应当有足够的认识，或者通过建立白名单的机制对交互的token进行限制。近两年来，已经有多起安全事件与未加限制的token或者交互的token有问题有关，如最近的BSC链上的Impossible Finance事件，我们这个系列上一篇Akropolis攻击事件，2020-11-17的Origin Dollar事件及2020-06-28的Balancer事件等。特别是与通缩代币的交互，如在该事件发生不久后，PeckShield也报告了一起发生在polygon链上同样利用通缩代币及奖励计算漏洞的安全事件——PolyYeld事件。

2. 项目上线前，需要找有资质的安全公司进行安全审计。我们可以看到，由于defi的money lego属性，很多defi项目之间可以随意组合，从而产生了互相影响，而这正是defi领域安全事件频发的原因。因此，项目方所需关注的安全问题不仅仅局限于自己项目，也同样需要考虑在与其他项目交互过程中存在的安全漏洞。

0x4. 引用

攻击者EOA地址：

0x0333e323e61aa8afa38a1623604a165dcb9f4fec

攻击合约一：

0x67a54b340392e661af8f757ba03674ede40d9dc3

攻击合约二：

0xe30dc9b3c29534e9b4e9a166c2f44411163ad59f

攻击第2步交易0x00ed: 

0x00edd68087ee372a1b6e05249cc6c992bb7b8478cc0ddc70c2a1453428285808

攻击第3步交易0xa945:

0xa945b1857630e730bd3fac6459c82dee44da45e35cfbbd6dfb7b42146e8dde41

受害者Memestake地址：

0x35c674c288577df3e9b5dafef945795b741c7810

代币KEANU地址：

0x106552c11272420aad5d7e94f8acab9095a6c952

代币Mfund地址：

0xddaddd4f73abc3a6552de43aba325f506232fa8a