合約變量的“皇帝新衣” |成都鏈安漏洞分析連載第九期 ——外部讀取狀態變量_ETH:TOR

針對區塊鏈安全問題，成都鏈安科技團隊每一周都將出智能合約安全漏洞解析連載，希望能幫助程序員寫出更加安全牢固的合約，防患于未然。引子：外以欺于人，內以欺于心–唐·韓愈《原毀》前景提要

上回書，轉賬過程紛繁復雜，安全應對各個擊破。面對直接涉及以太轉賬的游戲合約，在使用官方提供的轉賬函數同時，添加不同賬戶類型的區別處理以及失敗情況下的異常處理乃明智之舉。此外，構建合約邏輯避免依賴于合約余額確切值應銘記在心，如有特殊考慮，切記定義狀態變量明確余額變化，萬不可想當然而為之。本期話題

第九回，合約安全隱私未必，外部讀取暴露無遺。

我們在前幾回主要討論的都是在合約內部構建函數和代碼書寫規范時產生的一些誤區和安全隱患。但是對于智能合約這個嶄新的概念，僅僅從合約層面本身考慮合約的安全可能并不足夠。合約開發者在這個產業蓬勃發展的過程當中，為了趕上項目進度，不得以邊學習邊實踐，即使在代碼書寫層面功底很扎實的情況下，仍然會因為區塊鏈技術的特殊性埋藏一些不自知的安全隱患。所以，這一回我們將要闡述的安全隱患就是因為“合約中的一切都是公開可見”這一特性造成的。基礎小知識

數據：智能合約中的ETH存量占比已超31%，刷新歷史最高水平:根據glassnode的數據，近期，交易所中的ETH存量占總流通量的比例約為10.25%，已降至2018年9月初的水平。而另一方面，智能合約中的ETH存量有較明顯的增長，截至7月8日，智能合約中的ETH占總流通量的比例約為31.69%，處于新的歷史最高水平。[2021/7/9 0:39:42]

在第七期的關于未初始化局部變量中我們介紹了變量存儲的知識。Solidity對復雜的數據類型，比如數組和結構體，會默認存儲在Storage當中。沒有提到的是關于智能合約中對于變量從作用域的劃分。目前的劃分包括三種，全局公有變量，全局私有變量，局部變量。其中，全局變量一般儲存在storage當中，而結構、數組或映射類型的局部變量，默認會放在存儲storage中，除結構、數組及映射類型之外的局部變量，會儲存在棧中。公有和私有是可見性說明符，公有變量在合約內部外部均可見，而私有變量僅在當前合約可見。另外還有兩個可見性類別在這里我們也介紹一下：external，表示僅在外部可見，即僅可用于消息調用；internal，僅在內部可見，表示的意思是僅在Solidity合約與子合約均可見，不僅限于當前合約內。問題出在哪

Nervos和Cardano合作發起旨在改善智能合約安全性的研究計劃:金色財經報道，公共鏈項目Nervos和Cardano聯合發起了一項研究計劃，以通過改善未花費交易輸出（UTXO）來增強智能合約的安全性。Nervos和Cardano背后的開發團隊IOHK將共同撰寫有關如何改善UTXO模型、開源未來發展以及探索創建通用會計方法標準的研究論文。[2020/12/15 15:18:06]

由于狀態變量一般是需要永久存儲的變量，所以一定會儲存在storage中，聯系第七期的知識，storage是存在于區塊鏈當中的，可以類比為計算機的存儲磁盤。那么狀態變量其實一直存在于區塊鏈當中，對于結構、數組或映射類型的局部變量也是同樣的道理。這樣一來，即使加上了可見性說明符，例如私有狀態變量，根據區塊鏈公開的特性，它也還會是公開的，因為這個私有僅限于合約層面的私有，合約之外依然可以讀取。這個附加的可見性說明符就像騙子給皇帝穿上的新衣，以“騙”到合約層面的函數和變量，在合約外部卻形同虛設。那么，從外部如何讀取狀態變量呢，下面我們從合約外部的角度分析具體的流程。如何從合約外部讀取變量

AOFEX永續合約：BTC多空持倉人數比1.08 ETH多空持倉人數比1.04:AOFEX交易大數據顯示，截至11月9日14:30，BTC永續合約多空持倉人數比為1.08，市場做多人數占優，基差小于0.5USDT，資金費率趨近于0，24小時成交約3.01億張；ETH永續合約多空持倉人數比為1.04，市場做多人數占優，基差小于0.05USDT，資金費率趨近于0，24小時成交約2.15億張。

AOFEX數字貨幣金融衍生品交易所，旨在為用戶提供優質服務和資產安全保障。[2020/11/9 12:05:04]

一、狀態變量接著上面的概念，合約的狀態變量都是存在于區塊鏈中，就像存儲在磁盤中的文件，因此，那么我們可以直接通過訪問區塊鏈獲取這些狀態變量的值。例如針對以下案例合約進行全真模擬操作：將上面的合約部署在ropsten測試鏈上，獲得地址0x9e550E6911b38412964C5C956383757c9FA7F860，然后登陸METAMASK錢包進入瀏覽器控制臺console：1.查看變量a，輸入：web3.eth.getStorageAt('0x9e550E6911b38412964C5C956383757c9FA7F860',0,function(x,y){console.log(y。)會得到：2.查看變量str獲取16進制結果，輸入：web3.eth.getStorageAt('0x9e550E6911b38412964C5C956383757c9FA7F860',1,function(x,y){console.log(y。)轉換為字符串，輸入：web3.eth.getStorageAt('0x9e550E6911b38412964C5C956383757c9FA7F860',1,function(x,y){console.log(web3.toAscii(y)。)會得到：3.查看ownerweb3.eth.getStorageAt('0x9e550E6911b38412964C5C956383757c9FA7F860',2,function(x,y){console.log(y。)4.查看balanceOf這個稍微復雜一些，由于映射變量不是按照定長變量的順序存儲，其是一個鍵值對，EVM采用的機制是將其存在sha3(key+slot)處輸入進控制臺，得到：二、局部變量局部變量直接編碼到opcode中，例如上面合約localVar函數中的local變量三、建議上面的讀取操作驗證了只要是儲存在storage里面的變量，都是可以通過不執行合約函數就直接獲取的。因此，依賴可見性說明符，將隱私，不可公開的數據存儲在區塊鏈上是很不安全的做法。如果真的要將隱私數據儲存在區塊鏈中，也要進行相應的加密處理。欲窮千里目更上一層樓區塊鏈時代的安全包含傳統互聯網安全，智能合約安全等多個方面，對于合約層面的安全考量固然是一方面，但是對于數據存儲方面，不沿用互聯網安全的理念，盲目信賴新技術卻又不深入挖掘新技術某些特性、限制條件、特殊情況，勢必無法做到真正意義上的全面防護。目前區塊鏈產業步伐放緩，正是我們深入學習了解這個領域的最佳時機，也是這個產業提升穩健性的最佳契機。更上層樓，與君共勉。參考資料：

58COIN交割合約24H行情9:00播報:截至9:00，據58COIN交割合約行情：

BTC合約現報價10690.09美元，較現貨貼水21.34美元，24h漲跌幅4.10%。成交量30180.64萬手，成交額640422.34萬美元，當前持倉總量135.63萬手，較上一交易日變化13.90萬手。

EOS合約現報價2.53美元，較現貨貼水0.0053美元，24h漲跌幅3.14%。成交量102.11萬手，成交額508.09萬美元，當前持倉總量351.16萬手，較上一交易日變化12.13萬手。

ETH合約現報價347.04美元，較現貨貼水0.70美元，24h漲跌幅7.81%。成交量794.11萬手，成交額13478.83萬美元，當前持倉總量148.29萬手，較上一交易日變化11.29萬手。[2020/9/25]

:以太坊智能合約OPCODE逆向之理論基礎篇：https://paper.seebug.org/640/：可見性和getter函數：https://solidity-cn.readthedocs.io/zh/develop/contracts.html#getter:JSON-RPC#eth_getstorageat：https://github.com/ethereum/wiki/wiki/JSON-RPC#eth_getstorageat:以太坊數據存儲的思考和解讀：https://blog.csdn.net/Blockchain_lemon/article/details/79308137:HowtoreadEthereumcontractstorage：https://medium.com/aigang-network/how-to-read-ethereum-contract-storage-44252c8af925相關閱讀：鏈安團隊漏洞分析連載第一期一一溢出漏洞鏈安團隊漏洞分析連載第二期——拒絕服務漏洞鏈安團隊漏洞分析連載第三期——競態條件漏洞鏈安團隊漏洞分析連載第四期——底層函數誤用漏洞鏈安團隊漏洞分析連載第五期一一權限驗證錯誤鏈安團隊漏洞分析連載第六期一一游戲合約漏洞全面匯總鏈安團隊漏洞分析連載第七期一一存儲器局部變量未初始化鏈安團隊漏洞分析連載第八期一一以太坊轉賬安全風險

動態 | CFTC發布智能合約入門書:據cointelegraph消息，根據11月27日的公告，美國商品期貨交易委員會（CFTC）的金融科技創新中心LabCFTC已經發布了智能合約入門書。該書是LabCFTC的第二個金融科技教育出版物，第一個是2017年10月的虛擬貨幣入門。該入門書還概述了CFTC的監督，突出了CFTC監管實體可用于智能合約的領域，特別是金融領域。[2018/11/28]

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