技术分析 Lendf.me 被攻击，ERC777到底该不该用？

可重入攻击不是ERC777的错

我在去年 9 月写过一篇ERC科普文章： ERC777 功能型代币（通证）最佳实践
，文章里我推荐新开发的代币使用 ERC777 标准。
Imtoken 使用 ERC777 发行 imbtc 其实是非常值得称赞的，典型的反面是 USDT （transfer不返回值）坑了多少项目。
周末两天Uniswap 和 Lendf.me 都发生了黑客攻击事件，都是Defi 应用与 ERC777 组合应用导致可重入漏洞，其中导致 Lendf.me 损失抵押资产千万美元。
发生这样的事情，相信是所有从业者不愿意看到的，本文也无意针对Lendf.me，你们也是受害者，只是看到有人甩锅给 ERC777 ，不忍从技术角度说几句公道话。 要把锅全甩给 ERC777 ，是特朗普坏（甩锅给你，只因你太优秀）。
ERC777 是一个好的Token标准， 可以极大的提高Defi 应用的用户体验，通过使用的 Hook 回调机制，在 ERC20 中需要二笔或多笔完成的交易（当然还有其他的特性），而使用ERC777单笔交易就可以完成。

对行业的发展我一直是乐观派， 如果因为本次攻击，拒绝使用ERC777，那一定在开历史倒车
。这次事件挫败了大家对 Defi的信心， 从长远看，我相信会让行业更健康。

可重入攻击是怎么发生的？

下面我用一段简洁的代码说明可重入攻击是如何发生的（警告，以下是代码请勿使用），下面是 Defi 应用最常见的逻辑，deposit 函数用来存款，存款时会记录下用户的存款金额，withdraw 函数用来取款，取款在余额的基础上加上一个利率。

interface IToken {
  function transfer(address recipient, uint256 amount) external returns (bool);
  function transferFrom(address sender, address recipient, uint256 amount) external returns (bool);
}

contract Defi {
  
  IToken token;
  mapping(address => uint) balances;
  
 
  function deposit(uint256 amount) external {
    uint balance = balances[msg.sender] + amount;
    if(token.transferFrom(msg.sender, this, amount)){
      balances[msg.sender] = balance;
    }
  }
  
  function withdraw() external {
    if(token.transfer(msg.sender, balances[msg.sender] + 利息)) {
      // 取回后余额设置为 0
      balances[msg.sender] = 0;
    }
  
  }
  
  
}

在交互过程中，存在 3 个角色，用户、Defi合约、Token合约， 用户存款和取款的时序图是这样的：

sequenceDiagram

    Note left of 用户: 授权
    用户->>Token 合约: Approve(Defi, 100)
    Note left of 用户: 存款
    用户->>DeFi合约: deposit(100)
    DeFi合约 ->> Token 合约: transferFrom(用户,Defi,100)


    Note left of 用户: 取款
    用户->>DeFi合约: withdraw()
    DeFi合约 ->> Token 合约: transfer(用户,110)

此时一切运行正常，（经过测试后）用户在一段时间之后可以赎回 110 个 token，开开心心发布上线了。
后来上线了一个 ERC777 代币， ERC777 定义了以下两个hook 接口：

interface ERC777TokensSender {
    function tokensToSend(
        address operator,
        address from,
        address to,
        uint256 amount,
        bytes calldata userData,
        bytes calldata operatorData
    ) external;
}

interface ERC777TokensRecipient {
    function tokensReceived(
        address operator,
        address from,
        address to,
        uint256 amount,
        bytes calldata data,
        bytes calldata operatorData
    ) external;
}

用来同时发送者和接收者进行相应的响应，当然发送者和接收者也可以选择不响应（不实现接口）。
ERC777 的转账实现一般类似下面这样：（transfer 和 transferFrom 实现差不多，下面用transfer举例)

function transfer(address to, uint256 amount) public returns (bool) {

  if (有发送者接口实现) {
      发送者.tokensToSend(operator, from, to, amount, userData, operatorData);
  }

    _move(from, from, to, amount, "", "");
  
  if (有接收者接口实现) {
      接收者.tokensReceived(operator, from, to, amount, userData, operatorData);
  }
  return true;
}

简单来说，就是在更改 发送者 和 接收者余额的前后查看是否需要通知发送者和接收者，大部分情况下，普通账号对普通账号的转账（因为普通一般不会实现接口）和 ERC20 效果上一样的。
如果发送者和接收者实现了ERC777的转账接口， 上面的存款调用时序图就是这样的：

sequenceDiagram
Note left of 用户: 授权
用户->>Token 合约: Approve(Defi, 100)
Note left of 用户: 存款
用户->>DeFi合约: deposit(100)
DeFi合约 ->> Token 合约: transferFrom(用户,Defi,100)
Token 合约 ->> 用户: tokensToSend()
Token 合约 ->> DeFi合约: tokensReceived()

在Defi合约调用Token 的transferFrom 时，Token合约会调用 tokensToSend 和 tokenReceived 以便发送者和接收者进行相应的相应。注意这里tokensToSend 由用户实现，tokenReceived 由 Defi 合约实现。
这个回调能力做很多有趣的事情，比如： 可以把授权和存款合并为一笔交易，用户直接调用 token 合约的转账，Defi 合约收到转账后，在tokenReceived中完成用户的存款操作。
ERC777 协议没有对用户如何实现tokensToSend 及 tokenReceived 做出规定，Defi合约开发者也不应该对参与方的实现进行任何的假定。 在 Lendf.me 的攻击案例中，黑客用户就是在tokensToSend的实现中，调用了 Defi 合约的 withdraw ，黑客用户合约的代码大概是这样的：

contract Hacker {
  
  IToken token;
  IDefi  defi;
  
  
  function hack() external  {
    token.approve(defi, 100);
    defi.deposit(100)
  }
  
  function tokensToSend() external {
    defi.withdraw() 
  }
  
}

黑客攻击的时序图如下：

sequenceDiagram
Hacker->>Hacker合约: hack()
Hacker合约->>Token 合约: Approve(Defi, 100)

Hacker合约->>DeFi合约: deposit(100)
DeFi合约 ->> Token 合约: transferFrom(Hacker合约,Defi,100)
Token 合约 ->> Hacker合约: tokensToSend()
Hacker合约 ->> DeFi合约: withdraw()
Note left of Hacker合约 : 赎回所有存款
Token 合约 ->> DeFi合约: tokensReceived()

注意 tokensToSend() 、 withdraw()和tokensReceived() 函数都是在 transferFrom()中执行的，deposit的代码：

function deposit(uint256 amount) external {
    uint balance = balances[msg.sender] + amount;
    if(token.transferFrom(msg.sender, this, amount)){
      balances[msg.sender] = balance;
    }
  }

根据只要前面 3 个函数没有出错，transferFrom执行成功之后，就重置用户余额（黑客合约）为 100（存款金额）。而实际上黑客已经把所有存款全部取出，从而实现了一次对 Defi 合约的攻击。
大家都没方法控制合约的实现，但是甩锅到 ERC777 对吗？ 那么对于 Defi 开发者，如何避免攻击呢？

避免 ERC777 重入攻击

其实可重入攻击一直都存在，OpenZeppelin 也给过解决方案，给 Defi 合约加上重入限制即可。

contract Defi {
  bool private _notEntered;
  IToken token;
  mapping(address => uint) balances;
  
  modifier nonReentrant() {
    require(_notEntered, "ReentrancyGuard: reentrant call");
    _notEntered = false;
    _;
    _notEntered = true;
  }
 
  function deposit(uint256 amount) external nonReentrant {
    if(token.transferFrom(msg.sender, this, amount)){
      balances[msg.sender] = balances[msg.sender] + amount;
    }
  }
  
  function withdraw() external nonReentrant {
    if(token.transfer(msg.sender, balances[msg.sender] + 利息)) {
      // 取回后余额设置为 0
      balances[msg.sender] = 0;
    }
  }  
}

给deposit 和 withdraw 函数加入重入限制后，此时如果在 tokensToSend中调用withdraw就会败而回退交易。很明显在 Defi 合约中可以避免重入攻击。
最后希望 Lendf.me 度过难关。

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