打破 Gas 陷阱：保护智能合约免受拒绝服务攻击

智能合约安全：Solodit 清单系列的第一部分

简介：智能合约中 DoS 的隐患

想象一下：你已经在以太坊上启动了一个去中心化拍卖平台。它正逐渐受到关注。用户在竞标，资金在流动，一切进展顺利——直到一个恶意行为者毁了这一切。

他们用成千上万的小额出价来 spam 你的合约。突然，你的退款功能停止工作。资金被锁定，用户感到沮丧，你项目的声誉岌岌可危。

这就是拒绝服务（DoS）攻击的影响——一种不会窃取资金，但会使你的智能合约完全无法使用的威胁。

在以太坊生态系统中——每个操作都需要花费 gas，并且每个区块都有严格的 gas 上限（截至 2025 年 6 月，目前约为 3000 万 gas）——攻击者可以利用 gas 限制来导致失败。

在这篇 智能合约安全：Solodit 清单系列 的第一篇文章中，我们将重点关注来自 Solodit 安全清单 的 SOL-AM-DoS-1 漏洞，特别是无界循环和外部调用失败。

我们将探讨：

• 真实的 DoS 攻击示例
• 存在漏洞的代码与安全代码
• 经过验证的防御模式
• Gas 高效的架构策略

无论你是 Solidity 开发者还是安全审计员，本指南都将帮助你构建更具弹性的智能合约。

为什么 DoS 攻击如此重要

智能合约运行在 以太坊虚拟机（EVM） 上，每条指令都会消耗 gas。当交易的 gas 使用量超过 区块 gas 上限 时，交易就会失败。

DoS 攻击者会利用这一点：

• 锁定资金：提款或退款等关键功能失败。
• 浪费 Gas：失败的交易仍然会消耗 gas。
• 损害声誉：你的 dApp 变得不可靠或无法使用。

案例分析： Fomo3D (2018)

Fomo3D 游戏是一款病毒式传播的以太坊 dApp，当攻击者用小额交易 spam 合约以膨胀其状态时，它面临着 DoS 攻击。诸如奖金分配之类的关键功能变得 gas 消耗过大，延迟了支付并使玩家感到沮丧。该事件强调了面向公众的合约中 gas 高效设计的重要性。

DoS 攻击如何在智能合约中起作用

主要向量（根据 Solodit）

1. 无界循环：在没有 gas 约束的情况下迭代动态数组或映射。随着数据增长（例如，更多用户或交易），gas 成本急剧上升，超过区块限制。
2. 外部调用失败：对外部合约或地址的调用发生 revert、消耗过多 gas 或阻止执行，从而停止调用合约。

有漏洞的代码示例：DoS 陷阱

让我们检查一个有漏洞的拍卖合约，看看 DoS 攻击如何利用无界循环和外部调用。该合约允许用户使用 ETH 出价，并在拍卖结束时退还给他们。

// SPDX-License-Identifier: MIT
pragma solidity ^0.8.10;

contract VulnerableAuction {
    address[] public bidders;
    uint256[] public bids;
    // Users bid by sending ETH
    function bid() external payable {
        bidders.push(msg.sender);
        bids.push(msg.value);
    }
    // Refund all bidders at once
    function refundAll() external {
        for (uint256 i = 0; i < bidders.length; i++) {
            (bool success, ) = bidders[i].call{value: bids[i]}("");
            require(success, "Refund failed");
        }
    }
}

攻击场景

该合约是一个等待发生的 DoS 灾难。以下是攻击者如何利用它：

1. Gas 限制利用：

• 攻击者提交数千个小额出价（例如，每个 1 wei），从而膨胀 bidders.length。
• 当调用 refundAll() 时，循环的 gas 成本超过 3000 万 gas 的限制，导致交易 revert。
• 用户无法收到退款，并且合约变得无法使用。

2. 恶意接受者利用：

• 攻击者部署一个合约，该合约在收到 ETH 时 revert（例如，通过恶意的 receive() 函数）：

contract MaliciousBidder {
    receive() external payable { revert("No refunds"); }
}

• 当 refundAll() 尝试将 ETH 发送到此合约时，它会 revert，从而停止循环并阻止所有后续退款。

为什么它很危险

refundAll() 函数假定所有退款都将成功，并且竞标者列表保持可管理。实际上，单个恶意行为者或庞大的用户群可能会瘫痪该合约，从而无限期地锁定资金。

解决方案：使用 Pull-Over-Push 模式

核心思想：让用户提取自己的资金，而不是将资金推送给循环中的每个人。

• 消除支付逻辑中无界循环。
• 在用户之间分配 gas 成本。
• 隔离故障，确保一个恶意用户不会阻止其他人。

这是拍卖合约的安全版本：

// SPDX-License-Identifier: MIT
pragma solidity ^0.8.10;

contract FixedAuction {
    mapping(address => uint256) public refunds;
    address[] public bidders;
    uint256[] public bids;
    // Users bid by sending ETH
    function bid() external payable {
        bidders.push(msg.sender);
        bids.push(msg.value);
    }
    // Queue refunds for all bidders
    function queueRefunds() external {
        for (uint256 i = 0; i < bidders.length; i++) {
            refunds[bidders[i]] += bids[i];
        }
        delete bidders;
        delete bids;
    }
    // Users pull their refunds
    function withdrawRefund() external {
        uint256 amount = refunds[msg.sender];
        require(amount > 0, "No refund available");
        refunds[msg.sender] = 0;
        (bool success, ) = msg.sender.call{value: amount}("");
        require(success, "Refund failed");
    }
}

工作流程对比

安全优势

• 提款路径中没有无界循环。
• 恶意接受者只会影响他们自己的提款。
• Gas 成本是可预测的，并在用户之间分配。

工作流程可视化

安全的工作流程避免了级联故障，从而确保每个用户的提款都是独立的并且具有 DoS 抵抗性。

其他 DoS 漏洞和缓解措施

除了无界循环之外，其他 DoS 向量也需要注意：

1. 外部调用失败

对不受信任的合约的外部调用（例如，call 或 transfer）可能会 revert 或消耗过多的 gas。

有漏洞的代码：

function transferTo(address recipient, uint256 amount) external {
    recipient.transfer(amount); // 如果接收者 revert，则失败
}

缓解措施：

• 使用具有有限 gas 和错误处理的底层 call。
• 实施熔断器以在攻击期间暂停操作。

bool public paused;
modifier whenNotPaused() {
    require(!paused, "Contract paused");
    _;
}

function transferTo(address recipient, uint256 amount) external whenNotPaused {
    (bool success, ) = recipient.call{value: amount, gas: 50000}("");
    require(success, "Transfer failed");
}
function pause() external {
    paused = true;
}

2. 状态膨胀

攻击者可能会膨胀合约状态（例如，通过 spam 出价），从而增加合法操作的 gas 成本。

缓解措施：

• 限制动态数据结构的大小：

uint256 public constant MAX_BIDDERS = 1000;

function bid() external payable {
    require(bidders.length < MAX_BIDDERS, "Too many bidders");
    bidders.push(msg.sender);
    bids.push(msg.value);
}

• 对大型操作使用批量处理：

function queueRefunds(uint256 start, uint256 limit) external {
    uint256 end = start + limit < bidders.length ? start + limit : bidders.length;
    for (uint256 i = start; i < end; i++) {
        refunds[bidders[i]] += bids[i];
    }
}

3. Gas Griefing

攻击者部署在被调用时会消耗过多 gas 的合约，从而减慢或阻止调用者。

缓解措施：

• 限制转发到外部调用的 gas（例如，call{value: amount, gas: 50000}）。
• 使用诸如 Forta 之类的工具来监视 gas 使用情况以检测异常。

编写具有 DoS 抵抗性的智能合约的最佳实践

为了与 Solodit 清单和行业标准保持一致，请采用以下实践：

1. 使用映射而不是数组：映射提供恒定时间访问，这与数组不同，数组的 gas 成本呈线性增长。
2. 限制循环迭代：批量处理数据（例如，每次交易 50 个项目）或使用分页。
3. 实施基于 Pull 的模式：通过让用户单独声明资金来分配 gas 成本。
4. 限制状态增长：限制动态数据结构以防止状态膨胀。
5. 添加熔断器：包括暂停功能，以便在攻击期间紧急停止。
6. 优化 Gas 使用：使用诸如 Foundry 的 gas 报告（forge test --gas-report）之类的工具来识别效率低下的地方。
7. 广泛测试：

• 使用 Hardhat 或 Foundry 模拟大型数据集（例如，10,000 个竞标者）。
• 使用诸如 Echidna 之类的模糊测试工具来测试边缘情况。
• Fork 主网以在实际情况下测试 gas 限制。

DoS 预防的高级工具（2025 年更新）

截至 2025 年 6 月，智能合约安全生态系统提供了强大的工具来检测和预防 DoS 漏洞：

• Slither (0.10.x)：标记无界循环和高 gas 操作（slither --detect high-gas）。
• MythX：结合静态和动态分析来识别 gas 密集型代码路径。
• Foundry：增强的固定性测试，通过针对主网 Fork 进行差分模糊测试。
• Forta：用于实时监控 gas griefing 和状态膨胀攻击。
• Gas Station Network (GSN)：将 gas 成本分担给用于元交易的中继器，从而降低了用户面临的 gas 风险。

DoS 弹性测试

为了确保你的合约具有 DoS 抵抗性，请实施以下测试策略：

it("handles large bidder lists", async () => {
    for (let i = 0; i < 1000; i++) {
        await auction.bid({ value: ethers.utils.parseEther("1") });
    }
    await expect(auction.queueRefunds()).to.not.be.reverted;
});

2. 模糊测试：使用 Echidna 模拟随机输入和高迭代计数。

3. 主网 Fork：使用 Hardhat Fork 以太坊主网，以在实际情况下测试 gas 限制。

4. Gas 分析：使用 Foundry 的 forge test --gas-report 来识别高 gas 函数。

用户流程可视化

安全的实现确保了流畅的用户体验，具有明确的错误处理并且没有级联故障。

结论：构建具有 DoS 抵抗性的合约

拒绝服务攻击利用以太坊的 gas 约束来破坏智能合约的功能，从而对 DeFi、NFT 市场和其他 dApp 构成重大威胁。通过解决诸如无界循环和外部调用失败之类的漏洞（如 Solodit 清单（SOL-AM-DoS-1）中所述），开发人员可以创建弹性合约。pull-over-push 模式，结合 gas 高效的设计、强大的测试以及诸如 Slither 和 Foundry 之类的高级工具，可确保合约在压力下保持功能。

本文开启了智能合约安全：Solodit 清单系列。接下来，我们将解决重入攻击，探索臭名昭著的 DAO hack，模拟漏洞利用，并实施诸如 OpenZeppelin 的 ReentrancyGuard 之类的安全模式。无论你是构建下一个大型 DeFi 协议还是审计现有合约，掌握 DoS 缓解是迈向安全、无需信任的未来的关键一步。

请继续关注第 2 部分：征服重入攻击！

• 原文链接： medium.com/@ankitacode11...
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