一、事件背景
Balancer官网上对于其具体功能的描述为『EasilyswapERC20tokens.Exchangetokenswithoutdeposits,bids/asks,andordermanagement.Allon-chain.』。简单来说Balancer就是提供在链上进行tokens交换的区块链智能合约应用。
2020年6月29日凌晨，Balancer项目的两个资金池遭受攻击。攻击者在此次事件中获利约46万美元，资金池市商损失约50万美元。
根据此次安全事件的具体过程，可以将此次事件比喻为攻击者『偷梁换柱』。
二、抽丝剥茧还原攻击者『偷梁换柱』经过
2.1、安全事件概述
?根据链上交易数据显示：
1、攻击者利用自建合约
对存在通缩货币STA的资产池
进行了攻击；
2、攻击者利用自建合约
对存在通缩货币STONK的资产池
彭博社策略师：尽管特斯拉暂停比特币支付 比特币仍值得买入:金色财经报道，彭博大宗商品策略师Mike McGlone表示，马斯克对比特币可能对环境不利的担忧不足以使该加密货币价格进一步上涨的潜力受到破坏。特斯拉暂停使用比特币支付，这并没有震动我们的论点，即在加速数字化和电气化的世界中，加密货币正处于早期的价格发现时代，正在成为全球数字储备资产。他认为比特币仍然值得买入。[2021/5/14 22:00:43]
进行了攻击。
2.2、攻击步骤简介
攻击者首先通过闪电贷借款大量WETH，而后使用借得的WETH将被攻击资金池中的通缩货币兑换出来，仅留下1e-18个通缩货币。完成上述准备工作后，攻击者开始发动攻击，不断使用1e-18个通缩货币兑换资金池内的其他代币，以达到『偷梁换柱』的目的。直到池内资金基本被转移完后，攻击者将获利存入如下地址：
0xBF675C80540111A310B06e1482f9127eF4E7469A
攻击过程如下图所示：
声音 | 智能合约先驱尼克·萨博：比特币是一种自然权利:推特用户@danheld称，用比特币自由交易是一种人权。智能合约先驱尼克·萨博（Nick Szabo）在推特上回应称，关于比特币最恰当的表达，我认为这是一种自然权利，其通过计算机语言赋予，是一种抗审查协议。[2019/9/15]
△图1
此次事件发生后，Balancer团队表示已对资产池进行审计，正在进行第三次审计，并将在UI界面启用通缩货币黑名单，禁止用户建立存在通缩货币的资产池。
2.3、漏洞原理详细分析
在分析漏洞具体信息之前我们需要知道以下两点：
1、Balancer项目允许个人建立资金池。资金池本质上是一个智能合约，用户可以调用资金池的函数进行代币兑换。资金池中可以存在多种货币，用户可以使用资金池中存在的货币进行兑换，兑换的比例按照一种固定的算法，如图所示：
动态 | 阿根廷比特币溢价已达300美元:数据显示，在阿根廷，比特币的价格略高于全球价格，溢价约为300美元，高于5月份时的约100美元。 在阿根廷一家交易所，一枚比特币的价格为526413.15阿根廷比索（ARS），价值约1.16万美元。而在撰写本文时，Coinbase上的比特币价格约为1.13万美元。 点对点交易平台Localbitcoin上的比特币溢价更高，约为1000美元，最便宜的比特币售价约为56万ARS，约合1.23万美元。（Trustnodes）[2019/8/12]
△图2
我们以用STA兑换WETH为例：
?TokenAmountOut表示可以兑换出的WETH的值
?TokenBalanceOut表示当前池内的WETH的值
?TokenBalanceIn表示当前池子内的STA的值
?TokenAmountIn表示用户输入的STA的值
?TokenweightIn表示STA的权重，为一个固定值，只能由资金池的管理者更改
?TokenweightOut表示WETH的权重，为一个固定值，只能由资金池的管理者更改
?SwapFee表示手续费，为一个固定值，只能由资金池的管理者更改
综上所述，当一种货币STA在一个资金池中的存量较少时，也就是bI较小时，就可以使用STA兑换更多的WETH。
2、STA代币是一种通缩货币，当进行转账操作时，会自动销毁一定量的STA。如下图所示：
△图3
tokensToBurn即为每次交易销毁的值，其销毁数额是转账数额的1/100，如当数值为1e-18时，其销毁值也是1e-18。销毁值的计算源码如下图所示：
△图4
△图5
接下来我们对本次攻击事件进行分析，以存在STA的被攻击资金池为例。攻击者向自建合约
发起了一笔交易
。在此笔交易中，攻击者首先从闪电贷借出了104331个WETH，如下图所示：
△图6
而后使用借来的WETH兑换被攻击资产池中的STA，因为STA是通缩货币，每次transfer都会使得STA销毁转账金额的1/100。如下图为一次兑换：
△图7
这笔交易共进行了20余次兑换，使得被攻击资金池中的STA余量为一个极小值后开始使用STA兑换其他代币，如下图所示：
△图8
我们可以发现，在此笔交易中，攻击者转给被攻击合约的STA个数是『0』，但却扣除了1e-18个STA，这不符合正常兑换情况。于是我们对此进行深入分析，通过事件日志确定攻击者发送了1e-18个STA。如下图所示：
△图9
由此可得出结论，在发送过程中，因为STA的通缩机制，发送给资金池的STA会被销毁，导致被攻击资金池无法收到STA，但资金池合约仍然会认为收到了1e-18个STA，并更新STA的存量。如下图所示：
△图10
如果STA的存量增加，就会使得STA能够兑换其他代币的比例下降，因此攻击者又调用了gulp()方法来更新STA的余额，使得资金池的STA余额等于实际余额。如图所示：
△图11
每进行一次兑换，攻击者就会调用一次gulp()对STA的余额进行更新，这样使得STA的余额始终为1e-18个，因此每次攻击取出余额的比例都是不变的，如下图所示：
△图12
攻击者使用这种方式，将资金池中的所有代币以每次1/2的比例进行兑换，最终几乎将资金池中的所有代币全部提出。
2.4、攻击事件总结
根据我们日常智能合约安全审计经验来看，本次事件产生的原因，可能是资金池合约对流入资金的处理方式不够完善，并没有考虑到通缩性代币的情况，在计算应当输出的值tokenAmountOut和货币余额inRecord.balance的增减时，都是使用由用户控制的tokenAmountIn参数，而不是实际收到的代币数，导致实际池中的流入资金与记录资金不相符，如下图所示：
△图13
另外，用于更新代币余额的gulp函数的权限是external，这两点组合起来，导致了本次事件漏洞的产生，如下图所示：
△图14
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