Ethernaut 16-20关详细教学文档

第16关 Preservation

关键知识点

1. delegatecall机制：

   • 允许合约执行另一个合约的代码，但保持调用合约的存储、msg.sender和msg.value不变
   • 语法：(bool success, bytes memory data) = target.delegatecall(abi.encodeWithSignature("functionName(uint256)", arg));
   • 与call的区别：
     • 代码执行：都使用目标合约的代码
     • 存储：call使用目标合约的存储，delegatecall使用调用者合约的存储
     • this值：call中是被调用者合约地址，delegatecall中是当前合约地址

2. 漏洞分析：

   • 合约使用delegatecall但未考虑存储布局兼容性
   • LibraryContract的setTime函数会修改slot 0，而Preservation合约的slot 0存储的是timeZone1Library地址

攻击步骤

1. 部署攻击合约，其setTime函数可以修改owner
2. 调用Preservation的setFirstTime，将timeZone1Library地址覆盖为攻击合约地址
3. 再次调用setFirstTime，此时会执行攻击合约的代码修改owner

防御措施

1. 使用library类型而非普通合约
2. 避免对用户可控地址做delegatecall
3. 使用OpenZeppelin的UpgradeableProxy模板

第17关 Recovery

关键知识点

1. 合约地址计算：

   • 常规创建：keccak256(RLP_encode(address, nonce))
   • CREATE2创建：keccak256(0xff ++ address(this) ++ salt ++ keccak256(init_code))[12:]
   • 合约的nonce从1开始（创建后变为1）

2. RLP编码规则：

   • 单字节值(0x00-0x7f)：直接使用
   • 短字符串(0-55字节)：前缀0x80+长度
   • 长字符串(>55字节)：前缀0xb7+长度长度+长度+内容
   • 短列表(总长度≤55)：前缀0xc0+总长度
   • 长列表(总长度>55)：前缀0xf7+长度长度+长度+内容

解题方法

方法一：区块链浏览器查询

1. 在etherscan上追踪合约创建交易
2. 找到SimpleToken合约地址
3. 调用其destroy函数

方法二：地址预计算

1. 计算创建者合约地址和nonce(1)的RLP编码
2. 计算keccak256哈希
3. 取最后20字节作为合约地址

第18关 MagicNumber

关键知识点

1. EVM字节码要求：

   • 合约必须返回42（0x2a）
   • 代码大小限制为10字节

2. EVM操作码：

   • PUSH1: 0x60
   • MSTORE: 0x52
   • RETURN: 0xF3

3. 内存布局：

   • 0x00-0x3f: 哈希暂存空间
   • 0x40-0x5f: 空闲内存指针
   • 0x60-0x7f: 零槽
   • 0x80: 可用内存起始位置

解决方案

运行时字节码：

60 2A    // PUSH1 0x2A (值42)
60 80    // PUSH1 0x80 (存储位置)
52       // MSTORE (存储)
60 20    // PUSH1 0x20 (返回长度32字节)
60 80    // PUSH1 0x80 (返回位置)
F3       // RETURN

部署方式：

1. 直接部署：仅包含运行时代码
2. 完整部署：包含初始化逻辑和运行时代码

第19关 AlienCodex

关键知识点

1. 动态数组存储：

   • 数组长度存储在声明的slot（本例为slot 1）
   • 数组元素存储在：keccak256(slot) + index
   • 整个存储空间可视为一个环形缓冲区

2. 下溢漏洞：

   • Solidity 0.6.0以下版本无自动溢出检查
   • codex.length--可能导致下溢，使length变为2^256-1

攻击步骤

1. 调用makeContact()设置contact为true
2. 调用retract()使codex.length下溢
3. 计算覆盖slot 0所需的index：2^256 - keccak256(1)
4. 调用revise()修改"owner"

第20关 Denial

关键知识点

1. call调用特性：

   • 默认转发所有剩余gas
   • 失败不会导致整个交易回滚
   • 无gas限制可能导致DoS

2. 攻击原理：

   • 通过成为partner合约
   • 在接收ETH时耗尽所有gas（无限循环或复杂计算）
   • 导致withdraw()调用因gas不足失败

防御措施

1. 设置gas限制：partner.call{value:amountToSend, gas:10000}("")
2. 使用transfer或send（有固定gas限制）
3. 采用pull支付模式而非push模式