其他分享
首页 > 其他分享> > EVM存储机制及安全性

EVM存储机制及安全性

作者：互联网

欢迎加入我们的区块链社区

群里还有一些关于solidity学习的心得分享

还有一些免费小工具分享

 

 

EVM存储机制及安全性

EVM存储结构

EVM 存储数据分为两类：

我们主要来了解一下关于Storage中数据的存储机制。

storage

Storage 是一个可以读写修改的持久存储的空间，也是每个合约持久化存储数据的地方。Storage 是一个巨大的 map，一共 2^256 个插槽 (slot)，每个插糟有 32byte，合约中的“状态变量”会根据其具体类型分别保存到这些插槽中。

# 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
----------------------------------

存储概述

变量类型

Solidity的数据变量类型分为两类

简单分析

1.对于大小在 32 字节以内的变量(常量)，以其定义的顺序作为它的索引值来存储。即第一个变量的索引为 key(0)，第二个变量的索引为 key(1)...

2.对于连续较小的值，可能被优化存储在同一个位置，比如：合约中前四个状态变量都是 uint64 类型的，则四个状态变量的值会被打包成一个 32 字节的值存储在 0 位置。这也被称为优化存储原则。

举个例子，先看下面的合约。

pragma solidity ^0.4.0;
​
contract C {
    address a;      // 0
    uint8 b;        // 0
    uint256 c;      // 1
    bytes24 d;      // 2
}

其布局如下

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

首先，a为地址类型，在solidity中，地址类型占160bit，即20个字节，此时插槽0中还剩12字节。而b为unint8类型，为1字节，根据优化存储原则，此时b也储存在插槽0中，此时slot0中还剩11字节的空间未使用。

c为uint256，256bit为32字节，在slot0中无法存储，但刚好能将slot1存储满。

d为24比特数据，存储在slot2中，此时slot2中还剩8字节的空间未使用。

这就是简单的数据存储机制了。

练习

web3.eth.getStorageAt(address, position [, defaultBlock] [, callback])

使用getStorageAt可以读取指定slot下的内容。

练习1-Vault

// SPDX-License-Identifier: MIT
pragma solidity ^0.6.0;
​
contract Vault {
  bool public locked;
  bytes32 private password;
​
  constructor(bytes32 _password) public {
    locked = true;
    password = _password;
  }
​
  function unlock(bytes32 _password) public {
    if (password == _password) {
      locked = false;
    }
  }
}

定义为私有变量只能组织其他合约访问，但是无法阻止公开访问。

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

password的存储位置为slot1

尽管它是私有变量，但我们仍然可以通过web3.eth.getStorageAt(contract.address, 1)来获取password的值。

调用unlock方法实现对合约的解锁。

提交实例，本关卡成功通过。

练习2-Privacy

变量的定义如下。

  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;

我们需要读取data[2]中的数据。

data为字节数组，我们只需要读取数组中最后一组的数据值，按照之前所讲的分布原则，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。

调用await web3.eth.getStorageAt(contract.address,5)

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。

即'0x55a8396c56d3d9a30d6f4f5fcb51c4f9754917dce02788ddfd70769483c89716'.slice(0,34)

解锁合约：contract.unlock('0x55a8396c56d3d9a30d6f4f5fcb51c4f9')。

此时合约已经完成解锁。

提交实例，本关卡成功！

安全问题

前面已经讲到EVM的存储结构及存储机制，现在我们再来探讨其安全问题。

未初始化变量

漏洞原理：

在官方手册中提到结构体，数组和映射的局部变量默认是放在 storage 中的，而 solidity 语言中函数中设置的局部变量的默认类型取决于它们本身的类型。

因此如果在函数内部设置以上 storage 类型变量却没有进行初始化，他们就相当于存储指针指向合约中的其他变量，当我们对其进行改变时改变的就是其指向的变量。

漏洞合约，目的修改 owner 为自己地址：

pragma solidity ^0.4.0;
contract testContract{
   bool public unlocked = false;
   address public owner = 0xCA35b7d915458EF540aDe6068dFe2F44E8fa733c;
struct Person {
   bytes32 name;
   address mappedAddress;
}
   function test(bytes32 _name , address  _mappedAddress) public{
       Person person;
       person.name = _name;
       person.mappedAddress = _mappedAddress;
       require(unlocked);
  }
}

具体操作：

调用test函数分别传入向_name 传入：0x0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000001(真值)

_mappedAddress 传入：0xd7471C7eaF78Dcb1bF19A33e470A039Dd72639dd(个人地址)

此时就_mappedAddress 传入的参数即指向了owner，即可修改owner为我们自己的地址。

总结

区块链上没有秘密。

EVM 的存储器是和智能合约语言进行交互的，当其中一些规则发生冲突很可能就被别有用心的人用来作恶，所以规范的使用智能合约语言是避开漏洞的必要条件。

标签：存储,EVM,32,public,-----------------------------------------------------,password,
来源： https://www.cnblogs.com/SeanGyy/p/16584899.html