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以太坊智能合約逆向分析與實戰:(5)深入EVM之合約的部署與調用_以太坊:以太坊交易所app下載

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當我們部署和調用合約的時候,EVM都在做些什么?

如果你開發過以太坊智能合約,想必你應該熟悉這樣的操作(此處以remix為例):

編寫solidity代碼->編譯->部署->交互。合約的編寫與部署似乎并不是一件很麻煩的操作:編寫階段就不說了,Solidity語言大家都應該會;到了編譯階段,本地的solc編譯器會把Solidity代碼編譯成字節碼;而在部署階段,部署者通過發起一筆特殊交易calldata帶上編譯后的字節碼,等交易上鏈之后,就完成了合約的部署;而合約交互,就是call合約里的某個函數,等待函數的響應和返回,一切就是這樣的簡單。

但是正如開車一樣,當你踩住油門后,車輛開始前進。然而這看似簡單的操作背后是汽油爆燃、活塞往復、數百個齒輪嚙合傳動、輪胎與地面滾動摩擦的復雜行為。部署和調用合約也是如此,它涉及到EVM的堆棧操作,內存讀寫,存儲訪問等一系列底層操作。當部署合約時,EVM把收到的calldata翻譯成操作指令,把它們按照給定的長度和參數讀入內存;當調用合約時,EVM又根據收到的calldata,通過函數選擇器來確定調用哪一段代碼,并返回數值。如果只講理論未免過于枯燥,為了便于講解,我們這次用ethernaut的一道題目作為例子,詳細了解EVM是如何部署和運行合約的,以及如何充當人肉編譯器,徒手編寫智能合約。

以太坊開發者大會EDCON 2024將在日本舉辦:金色財經報道,以太坊開發者大會EDCON 2024將在日本舉辦。據悉,EDCON是一個非營利組織,致力于為以太坊生態系統服務,促進全球以太坊社區的交流和互動。[2023/5/29 9:47:45]

這個題目是這樣的:我們需要部署一個合約,當我們調用合約**whatIsTheMeaningOfLife()**函數的時候,它需要返回一個數字“42”。看起來很簡單對吧?我們分分鐘編寫完畢:

慢著,題目后面還有個小小的附加要求:“所部署的合約大小不超過10個操作碼”。好吧,這個要求的確夠“小”,要知道連合約頭部的“函數選擇器”都不止10個操作碼好吧?可是“函數選擇器”是什么,為什么會出現在合約里面呢?帶著你的疑問,繼續向下看。

我們通過./solc--asm--bintarget.sol來看看這個合約的最終編譯結果:

608060405234801561001057600080fd5b5060b68061001f6000396000f3fe6080604052348015600f57600080fd5b506004361060285760003560e01c8063650500c114602d575b600080fd5b60336047565b604051603e91906067565b60405180910390f35b6000602a905090565b6000819050919050565b6061816050565b82525050565b6000602082019050607a6000830184605a565b9291505056fea26469706673582212206ef8c7b5177952a701b3b46b69cb3ec296f4c54c946692e8ec901f5e43c1e78a64736f6c63430008110033

幣安:以太坊過渡到PoS層將減少99.95%的區塊鏈能源消耗:8月27日消息,據幣安官方推特,以太坊PoW協議需要更高水平的能源消耗來保持系統的安全和運行,而通過切換到PoS共識層,可減少以太坊網絡99.95%的區塊鏈能源消耗。[2022/8/28 12:53:09]

這么一大坨十六進制數據,就是上述Solidity程序編譯之后的字節碼。當我們部署合約時,把這一堆data發給以太坊節點,等廣播完成后,合約就部署完畢了。這是solc編譯器編譯Solidity程序得到的代碼,看似雜亂無章的的數據,其實都是和opcodes一一對應的。我們來一段一段地看這些代碼:

合約部署代碼:

608060405234801561001057600080fd5b5060b68061001f6000396000f3fe

合約運行代碼:

6080604052348015600f57600080fd5b506004361060285760003560e01c8063650500c114602d575b600080fd5b60336047565b604051603e91906067565b60405180910390f35b6000602a905090565b6000819050919050565b6061816050565b82525050565b6000602082019050607a6000830184605a565b9291505056fe

數據:以太坊是目前開發最活躍的網絡,波卡排名第二:8月23日消息,據區塊鏈分析平臺Santiment數據,以太坊在過去 30 天中以401個開發活動名列前茅,Polkadot和 Kusama分別排名第二和第三,每個記錄了400項開發活動,Cardano以389個項目位居第四,而 Status以324個項目排名第五。[2022/8/23 12:43:28]

auxdata:

a26469706673582212206ef8c7b5177952a701b3b46b69cb3ec296f4c54c946692e8ec901f5e43c1e78a64736f6c63430008110033

我們先簡單地把這堆代碼分為合約的部署代碼、運行代碼、auxdata三部分,如何理解這三種代碼呢?我覺得可以理解為向太空發射衛星:“部署代碼”就是運載火箭,而“運行代碼”就是衛星。運載火箭只在發射衛星時才起到作用,一旦衛星進入軌道,火箭就廢棄了,只留下衛星在太空中與地球通信。部署合約也是如此,在部署合約時,部署代碼把一些初始化工作作完之后,就把合約的運行代碼送入EVM,只留下運行代碼在鏈上與用戶進行交互。

那么言歸正傳,我們題目要求我們合約運行代碼的opcedes不超過10條,那么,這段代碼對應的opcodes是多少條呢?答:71條。

以太坊轉賬成本持續下降,Gas費用觸及19個月低點:7月3日消息,以太坊的平均Gas費用在2022年7月2日觸及19個月以來(2020年11月12日)低點,為0.0016 ETH(約合1.67美元)。

2016年7月至2017年5月期間,以太坊網絡費用在0.01美元至0.10美元之間。在2021年5月12日,平均費用達到了每筆交易69美元。

在2021年8月至2022年2月期間,每次轉賬的費用低于20美元。在這段時間里,每筆交易的費用有時會達到30美元、40美元或50美元。2022年5月1日,由于當天熱門的NFT銷售事件,平均網絡費用躍升至196美元。

上述費用僅適用于發送ETH,而OpenSea合約、DEX兌換或ERC20轉賬可能會花費更多。(Bitcoin.com)[2022/7/3 1:48:00]

那么問題來了,如何把71條opcodes精簡到10條以內呢?這就需要我們對EVM運行智能合約的方式有著一定的了解。如果不了解也沒關系,拿起你手邊的EVM指令集,我們一起來看看吧:

首先我們要知道,EVM執行代碼時是按照自上而下的順序執行的,代碼中沒有其他入口點,始終從頂部(也就是第一行opcode)開始執行。。也就是說,當我們部署合約時,EVM會從第一個bytecode開始讀起。

Messari:以太坊交易量超越比特幣:據Messari研究報告顯示,以太坊的交易量在過去一個月中超越了比特幣。截止5月21日數據顯示,以太坊日交易量已超200億美元。[2021/5/26 22:45:39]

所以我們看字節碼最前面的部分,也就是它的部署代碼:608060405234801561001057600080fd5b5060b68061001f6000396000f3fe

對照EVM指令,我們可以識別出這段代碼的含義:

然后我們看合約的運行代碼:

6080604052348015600f57600080fd5b506004361060285760003560e01c8063650500c114602d575b600080fd5b60336047565b604051603e91906067565b60405180910390f35b6000602a905090565b6000819050919050565b6061816050565b82525050565b6000602082019050607a6000830184605a565b9291505056fe

綜合以上可以發現,合約的運行代碼的架構是這樣的:

初始化操作、函數選擇器這些,是solc在編譯Solidity程序的時候自動生成的。如果我們砍掉這些復雜的東西,直接把我們想要的核心功能編碼上去,不就可以在10條以內opcodes實現既定功能了嗎?

通過分析圖4的whatIsTheMeaningOfLife()函數調用棧可以得知,讓智能合約返回“42”(十六進制0x2a)的關鍵在于先用mstore指令將0x2a放入Memory,再用return指令將內存里的0x2a返回即可。至于那些函數名稱和函數簽名,只是高級語言的編譯產物,直接用匯編實現的話,我們直接用這段代碼讀寫內存,完全沒有必要搞那些花里胡哨:

以上代碼相當于構造了一個十分小的合約“運行代碼”。前面我們說過,EVM執行代碼時是按照自上而下的順序執行的,代碼中沒有其他入口點,始終從頂部(也就是第一行opcode)開始執行。而且我們編寫的代碼并沒有函數選擇器,也就是說,當外部賬戶調用該它時,無論傳遞給它什么樣的參數、什么樣的函數簽名,EVM都只會從它的處開始執行,老老實實地走到,然后return給我們一個0x20.

但這只是運行代碼,還記得本文開頭說的那三段字節碼嗎?是的,我們還差一個“運載火箭”,把這段運行代碼給發射出去:

部署代碼的結構基本沒怎么變,之前已有解析,此處就不羅嗦了,唯一的區別是把復制到內存的長度由b6改為0a?:608060405234801561001057600080fd5b50600a8061001f6000396000f3fe

然后把他們拼接到一起,記得部署代碼在前、運行代碼在后,最后我們把這段代碼發射出去就OK了:

你將得到一個超級小巧、只有10個字節、無論傳遞什么參數都只會返回?42?的“智能合約”

全文完。

關于作者:

https://twitter.com/0xNezha

來源:bress

Tags:以太坊SOLOPCCOD以太坊交易所app下載SOLDIER價格OPCAT幣CODY

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