ETHCON 2020 - DeFi 스마트 컨트랙트의 취약점 분석 및 적용, 그리고 개선 방법

DeFi 스마트 컨트랙트의 취약점
분석 및 적용, 그리고 개선 방법
SCVSoft 오효근

whoami
• 오효근
https://www.benjioh5.com
• KITRI Best of the Best 4기, 취약점 분석 트랙 수료
• 블록체인 스타트업 SCVSoft (2018.2 ~)

DeFi 종류의 분류
• Old Fashioned : USDT, USDC
(미국 달러를 담보해서 1 대 1 교환 가능한 토큰 발행)
• Lend : DAI (Ethereum 등을 담보로 잡고 토큰을 발행)
• DEX : Uniswap / Curve (LP 기반 온체인 거래소)
• Yield Farming : YAM, Sushi, BAC, ..... (DEX에 LP 공급에 따른 인센티브 지불)
• Aggrigator : YFI, Harvest (위의 서비스에 분산 투자)

그래서 뭐가 문제인데?
• 2020-02-14 : bZx $954,000, Flashloan을 통한 가격 조작
• 2020-03-12 : MakerDAO (DAI) $8,000,000,000, 이더리움 가격 폭락으로 인한 강제 청산
• 2020-04-18 : dForce & lendf.me $25,000,000,000, Reentrancy attack
• 2020-04-25 : Hegic $48,000, 코드 실수로 인한 출금 불가
• 2020-06-28 : Balancer $500,000, Flashloan
• 2020-08-11 : YAM $750,000, 코드 실수로 인한 대량 발급
• 2020-08-26 : Harvest $24,000,000,000, Flashloan 기반 가격 조작 후 인출
• 2020-11-12 : Akropolis $2,000,000,000, 컨트랙트 설계 오류 이용
• 2020-11-22 : Pickle Finance $19,700,000,000, 컨트랙트 설계 오류 이용
• 그 외에도 수 많은 해킹 사례들...
https://cryptobriefing.com/50-million-lost-the-top-19-defi-cryptocurrency-hacks-2020

Uniswap 101
https://dsenchenko.medium.com/impermanent-losses-in-uniswap-like-markets-4315359ea9b1

Uniswap 101
• 100 DAI 와 100 USDC가 Uniswap에 쌍으로 들어있다고 가정 (교환비 1 : 1)
• 10 DAI를 10 USDC로 교환을 시도할 경우, 두 토큰의 Price는 어떻게 변할까?
• (100 + 10) DAI / (100 - 10) USDC = 1.222... DAI/USDC

Uniswap 101
• (100 + 10) DAI / (100 - 10) USDC = 1.222... DAI/USDC
• 그렇다면, 20 DAI를 20 USDC로 교환할 경우?
• (100 + 20) DAI / (100 - 20) USDC = 1.5 DAI/USDC

Uniswap 101
• (100 + 10) DAI / (100 - 10) USDC = 1.222... DAI/USDC
• (100 + 20) DAI / (100 - 20) USDC = 1.5 DAI/USDC
• 너무 변화량이 큰 거 아냐?

Uniswap 101
• 10000 DAI 와 10000 USDC가 Uniswap에 쌍으로 들어있다고 가정
• (10000 + 10) DAI / (10000 - 10) USDC = 1.002 DAI/USDC
• (10000 + 20) DAI / (10000 - 20) USDC = 1.004 DAI/USDC
• (?!)

Uniswap 101 - LP
• LP는 Liquidity Provider (혹은 Pool)의 준말로, 유동성 공급자를 뜻 함.
• 유동성?
• 두 토큰 쌍이 스테이킹이 많이 되어있을 수록, 가격 변동폭이 낮아짐
• 즉, 가격 변동폭을 낮추려면, 스테이킹을 거래량 이상으로 해야함
• 이를 유동성 공급이라고 함 (뭐 일단 스테이킹 == 유동성 공급)
• 근데 인센티브가 없는데, 스테이킹을 할 이유가 있는가?

Uniswap 101 - LP
• 모든 Uniswap의 거래는 0.3%의 수수료를 지불 함
• 이 수수료는 풀에 지속적으로 쌓이게 되고, 이를 언제나 출금 할 수 있음
• 수익률 : 일반적으로 풀당 스테이킹 한 양의 연 30%, 많으면 100%가 넘어감

Curve 101
https://www.curve.fi/stableswap-paper.pdf

이자 농사
https://thedefiant.substack.com/p/sushiswap-comes-for-uniswap-as-defis

이자 농사
https://sushiswapclassic.org/farms

대표 취약점 & 공격
• Rug Pull
• Price manipulation with Flash loan (Oracle attack)
• Reentrancy attack
• 블록 단위 공격
• 블록체인 밖에서 공격
• 코딩 실수

Case #1 - Rug Pull
https://twitter.com/chain_bulletin/status/1334469748088778752
https://www.coindesk.com/compounder-developers-implicated-alleged-smart-contract-rug-pull

Case #1 - Rug Pull
https://etherscan.io/tx/0x57c61df91e46b191424bfdd9223f277457a07999b58420e3b540059aad3fc7fe

Case #2 -
Price manipulation w/ Flash loan (bZx)
https://etherscan.io/tx/0xb5c8bd9430b6cc87a0e2fe110ece6bf527fa4f170a4bc8cd032f768fc5219838
https://medium.com/iotrustlab/%ED%94%8C%EB%9E%98%EC%8B%9C-%EB%A1%A0-%EA%B3%B5%EA%B2%A9-flash-loan-attack-
%EC%9B%90%EB%A6%AC-%EB%B0%8F-%EB%B0%A9%EB%B2%95-%EB%B6%84%EC%84%9D-94e01fe1a9c8

Case #3 -
Reentrancy attack (imBTC)
https://quantstamp.com/blog/what-is-a-re-entrancy-attack

Case #3 -
Reentrancy attack (imBTC)
https://github.com/ConsenSys/Uniswap-audit-report-2018-12#31-liquidity-pool-can-be-stolen-in-some-tokens-eg-erc-777-29
https://github.com/OpenZeppelin/exploit-uniswap
https://etherscan.io/tx/0x9743677ccf9a95f0a0521558d1bf853226f3a87c077d40cf3df73199ba211102

Case #4 -
블록 단위 공격
• 여러 트랜젝션을 동일 블록에 넣어서 공격
• e.g. Tx1이 가격 조작, Tx2가 조작 가격으로 Lend/Loan, Tx3이 가격 롤백
• Batch Job 형태로 작동되는 형태이고, Reentrancy attack Guard를 무력화 할
수 있음. (Tx 단위로 점검하니) 다만, 한 블록 안에 안 끝날 경우 실패하게 됨
• 시도 사례 및 실 성공 사례는 적으나, 특정 상황에서 잘 작동 됨 (e.g. Core Vault)

Case #5 -
블록체인 밖에서 공격 (NXM)
https://twitter.com/bneiluj/status/1339129283315425280

Case #6-
블록체인 밖에서 공격 (Klaystation)
https://joind.io/ico/id/3961

Case #6-
블록체인 밖에서 공격 (Klaystation)
https://forum.klaytn.com/t/topic/519

Case #7-
코딩 실수 (Parity Multisig, Hegic)
https://twitter.com/paddypisa/status/927885515407454209
https://twitter.com/HegicOptions/status/1253937104666742787

Case #8-
코딩 실수 (Pickle)
https://twitter.com/bantg/status/1330549173440098305

Case #9 -
코딩 실수 (YAM)
https://medium.com/yam-finance/save-yam-245598d81cec

오딧팅을 받으면 되지 않을까?

Case Study - Harvest Finance
https://medium.com/haechi-audit-kr/harvest-finance-%EC%8A%A4%EB%A7%88%ED%8A%B8-%EC%BB%A8%ED%8A%B8%EB%9E%99%ED%8A%B8-%EB%B3%B4%EC%95%88%EA%B0%90%EC%82%AC-431dc91fd80b

Case Study - Harvest Finance
https://decrypt.co/46445/engineering-error-34-million-defi-hack-harvest-finance

버그 바운티 - Curve
https://www.curve.fi/bugbounty

버그 바운티 - Core Vault
https://medium.com/core-vault/cores-bug-bounty-reward-announcement-4b9af30827e7

이것도 버그 바운티 맞지...?
https://twitter.com/harvest_finance/status/1320624369543057409

Defense Case #1 - OpenZeppelin

Defense Case #3 - Multi-party oracle

Defense Failure Case #1 - Basis Cash
https://github.com/Basis-Cash/basiscash-protocol/issues?q=is%3Aissue+is%3Aclosed

Defense Failure Case #1 - Basis Cash

결론
• DeFi 공격 방법은 다양화 되어가고 있음
• 취약점이 어디서 나올지도 모르고, 패치는 언제나 ASAP으로 해야함
• 블록체인은 DB이면서, State Machine이기에 발생하는 문제가 너무 많음
• 한 Tx는 수 십 가지의 일을 처리할 수 있다는 것도 문제
• 바운티 금액이 짬. 해킹해서 100억 벌기 vs 바운티해서 500 벌기 => 해킹함

결론
• 중앙 통제되는 Upgradeable Contract로 만들고, 전체 거래 Pause 기능 추가
=> DeFi의 De가 이루어질 수 없음
• Price oracle을 개선하거나, Time 가중치를 넣거나, Feedback을 넣어야함
=> Gas Price 증가, 온체인 데이터 증가, 각종 버그 발생 확률 증가
• EVM에 이전 블록 데이터 조회가 가능하도록 해야함 => 하드포크 수반
• 내린 결론 : 지금 당장 해결할 방법이... 없다.... => 계속 해킹 일어날 것임

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