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

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。

Coinbase在以太坊主網上推出了錢包即服務（WaaS）:金色財經報道，Coinbase高級軟件工程師在社交媒體上稱，今天對我們的團隊來說是一個重要的里程碑因為我們在以太坊主網上推出了錢包即服務（WaaS）。我們相信該產品將成為下一波“默認上鏈”企業的關鍵。WaaS 提供的 5 個主要功能包括：

1.基于MPC的密鑰管理 ；

2.密鑰導出、備份和恢復；

3.支持以太坊主網訪問；

4.MPC交易協調；

5.支持ERC-721和ERC-1155。[2023/5/24 15:21:59]

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。

以太坊客戶端Besu發布v21.7.2版本:金色財經報道，以太坊客戶端Besu發布v21.7.2。此版本包含改進和錯誤修正，以實現與其他倫敦客戶端版本的最佳兼容性。[2021/8/5 1:35:08]

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

608060405234801561001057600080fd5b5060b68061001f6000396000f3fe6080604052348015600f57600080fd5b506004361060285760003560e01c8063650500c114602d575b600080fd5b60336047565b604051603e91906067565b60405180910390f35b6000602a905090565b6000819050919050565b6061816050565b82525050565b6000602082019050607a6000830184605a565b9291505056fea26469706673582212206ef8c7b5177952a701b3b46b69cb3ec296f4c54c946692e8ec901f5e43c1e78a64736f6c63430008110033

以太坊挖礦難度升至7587.94 TH Gas費升至204 Gwei:Etherscan.io數據顯示，以太坊未確認交易數170448筆。當前挖礦難度7587.94 TH，平均Gas費升至204 Gwei。[2021/5/9 21:39:49]

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Gas費用一度突破300Gwei:歐科云鏈OKLink數據顯示，以太坊上近1000個區塊的平均Gas費用為137.87Gwei，短時交易費用一度突破300Gwei，短時Gas費用出現激增。[2021/1/29 14:21:27]

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。

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：

動態 | 區塊鏈創業公司Editional推出以太坊應用 允許用戶創建和交易收藏品:據The Block消息，紐約區塊鏈創業公司Editional推出以太坊應用程序，允許用戶在區塊鏈上創建、存儲交易收藏品。[2019/5/1]

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。

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。

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來源：bress

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