SOL:以太坊智能合约逆向分析与实战：（5）深入EVM之合约的部署与调用

当我们部署和调用合约的时候，EVM都在做些什么？

如果你开发过以太坊智能合约，想必你应该熟悉这样的操作(此处以remix为例)：

编写solidity代码->编译->部署->交互。合约的编写与部署似乎并不是一件很麻烦的操作：编写阶段就不说了，Solidity语言大家都应该会；到了编译阶段，本地的solc编译器会把Solidity代码编译成字节码；而在部署阶段，部署者通过发起一笔特殊交易calldata带上编译后的字节码，等交易上链之后，就完成了合约的部署；而合约交互，就是call合约里的某个函数，等待函数的响应和返回，一切就是这样的简单。

但是正如开车一样，当你踩住油门后，车辆开始前进。然而这看似简单的操作背后是汽油爆燃、活塞往复、数百个齿轮啮合传动、轮胎与地面滚动摩擦的复杂行为。部署和调用合约也是如此，它涉及到EVM的堆栈操作，内存读写，存储访问等一系列底层操作。当部署合约时，EVM把收到的calldata翻译成操作指令，把它们按照给定的长度和参数读入内存；当调用合约时，EVM又根据收到的calldata，通过函数选择器来确定调用哪一段代码，并返回数值。如果只讲理论未免过于枯燥，为了便于讲解，我们这次用ethernaut的一道题目作为例子，详细了解EVM是如何部署和运行合约的，以及如何充当人肉编译器，徒手编写智能合约。

数据：近24小时全网爆仓2.48亿美元，以太坊爆仓1.15亿美元:金色财经报道，据Coinglass数据，近24小时全网爆仓2.48亿美元，其中比特币爆仓4320.01万美元，以太坊爆仓1.15亿美元。[2022/11/5 12:19:34]

这个题目是这样的：我们需要部署一个合约，当我们调用合约**whatIsTheMeaningOfLife()**函数的时候，它需要返回一个数字“42”。看起来很简单对吧？我们分分钟编写完毕：

慢着，题目后面还有个小小的附加要求：“所部署的合约大小不超过10个操作码”。好吧，这个要求的确够“小”，要知道连合约头部的“函数选择器”都不止10个操作码好吧？可是“函数选择器”是什么，为什么会出现在合约里面呢？带着你的疑问，继续向下看。

我们通过./solc--asm--bintarget.sol来看看这个合约的最终编译结果：

608060405234801561001057600080fd5b5060b68061001f6000396000f3fe6080604052348015600f57600080fd5b506004361060285760003560e01c8063650500c114602d575b600080fd5b60336047565b604051603e91906067565b60405180910390f35b6000602a905090565b6000819050919050565b6061816050565b82525050565b6000602082019050607a6000830184605a565b9291505056fea26469706673582212206ef8c7b5177952a701b3b46b69cb3ec296f4c54c946692e8ec901f5e43c1e78a64736f6c63430008110033

CME以太坊期货合约第一周日均交易371个合约:CME以太坊期货合约第一周日均交易371个合约，每个合约50 ETH，约合18600 ETH（3400万美元）。（TheBlockCrypto）[2021/2/18 17:25:28]

这么一大坨十六进制数据，就是上述Solidity程序编译之后的字节码。当我们部署合约时，把这一堆data发给以太坊节点，等广播完成后，合约就部署完毕了。这是solc编译器编译Solidity程序得到的代码，看似杂乱无章的的数据，其实都是和opcodes一一对应的。我们来一段一段地看这些代码：

合约部署代码:

608060405234801561001057600080fd5b5060b68061001f6000396000f3fe

合约运行代码:

6080604052348015600f57600080fd5b506004361060285760003560e01c8063650500c114602d575b600080fd5b60336047565b604051603e91906067565b60405180910390f35b6000602a905090565b6000819050919050565b6061816050565b82525050565b6000602082019050607a6000830184605a565b9291505056fe

以太坊跨链桥Secret Ethereum Bridge为ERC-20代币提供隐私性:隐私公链Secret Network现在为以太坊区块链和14个ERC-20代币提供隐私功能。根据官方博客文章，Secret Network已在主网上启动了其Secret Ethereum Bridge，旨在允许以太坊（ETH）和所有ERC-20代币持有者创建具有隐私功能的可编程版本的资产。Secret Network还表示计划从一月份开始推出Bridge挖矿奖励。加密用户可以通过将资产锁定在Secret Ethereum Bridge上而获得SCRT代币。(Cointelegraph)[2020/12/16 15:20:14]

auxdata:

a26469706673582212206ef8c7b5177952a701b3b46b69cb3ec296f4c54c946692e8ec901f5e43c1e78a64736f6c63430008110033

我们先简单地把这堆代码分为合约的部署代码、运行代码、auxdata三部分，如何理解这三种代码呢？我觉得可以理解为向太空发射卫星：“部署代码”就是运载火箭，而“运行代码”就是卫星。运载火箭只在发射卫星时才起到作用，一旦卫星进入轨道，火箭就废弃了，只留下卫星在太空中与地球通信。部署合约也是如此，在部署合约时，部署代码把一些初始化工作作完之后，就把合约的运行代码送入EVM，只留下运行代码在链上与用户进行交互。

动态 | 近1.7万枚MKR在以太坊链上转移，价值约794万美元:据Whale Alert数据监测，以太坊链上，北京时间07:15，7450枚MKR从0xd48d34开头的未知钱包转移至0x3c1265开头的未知钱包，按照当前价格计算，价值约346.82万美元，交易哈希为：0xa5437bd2e9b052695bf45bb3147d50f6d404e0b7d8e5b8cf36b246045cd1548a。随后北京时间07:28，该钱包又转移9500枚MKR至0x23d4c0开头的未知钱包。按照当前价格计算，价值约447.33万美元，交易哈希为：0xda8f807713c4cae748052aab1f04cfd9b3c9151f5af7a03e3394be0c463805fa。[2020/1/8]

那么言归正传，我们题目要求我们合约运行代码的opcedes不超过10条，那么，这段代码对应的opcodes是多少条呢？答：71条。

那么问题来了，如何把71条opcodes精简到10条以内呢?这就需要我们对EVM运行智能合约的方式有着一定的了解。如果不了解也没关系，拿起你手边的EVM指令集，我们一起来看看吧：

首先我们要知道，EVM执行代码时是按照自上而下的顺序执行的，代码中没有其他入口点，始终从顶部(也就是第一行opcode)开始执行。。也就是说，当我们部署合约时，EVM会从第一个bytecode开始读起。

动态 | Google Play商店出现以太坊APP:据Cointelegraph消息，根据The Next Web的数据，恶意软件研究员Stefanko发现在Google Play商店出现以太坊应用程序，购买价格为335欧元或388美元。自2017年8月更新以来，已有100多安装量，截至发稿时，该应用程序在Google Play上无法使用。[2018/8/22]

所以我们看字节码最前面的部分，也就是它的部署代码：608060405234801561001057600080fd5b5060b68061001f6000396000f3fe

对照EVM指令，我们可以识别出这段代码的含义：

然后我们看合约的运行代码：

6080604052348015600f57600080fd5b506004361060285760003560e01c8063650500c114602d575b600080fd5b60336047565b604051603e91906067565b60405180910390f35b6000602a905090565b6000819050919050565b6061816050565b82525050565b6000602082019050607a6000830184605a565b9291505056fe

综合以上可以发现，合约的运行代码的架构是这样的：

初始化操作、函数选择器这些，是solc在编译Solidity程序的时候自动生成的。如果我们砍掉这些复杂的东西，直接把我们想要的核心功能编码上去，不就可以在10条以内opcodes实现既定功能了吗？

通过分析图4的whatIsTheMeaningOfLife()函数调用栈可以得知，让智能合约返回“42”(十六进制0x2a)的关键在于先用mstore指令将0x2a放入Memory,再用return指令将内存里的0x2a返回即可。至于那些函数名称和函数签名，只是高级语言的编译产物，直接用汇编实现的话，我们直接用这段代码读写内存，完全没有必要搞那些花里胡哨：

以上代码相当于构造了一个十分小的合约“运行代码”。前面我们说过，EVM执行代码时是按照自上而下的顺序执行的，代码中没有其他入口点，始终从顶部(也就是第一行opcode)开始执行。而且我们编写的代码并没有函数选择器，也就是说，当外部账户调用该它时，无论传递给它什么样的参数、什么样的函数签名，EVM都只会从它的处开始执行，老老实实地走到，然后return给我们一个0x20.

但这只是运行代码，还记得本文开头说的那三段字节码吗？是的，我们还差一个“运载火箭”，把这段运行代码给发射出去：

部署代码的结构基本没怎么变，之前已有解析，此处就不罗嗦了，唯一的区别是把复制到内存的长度由b6改为0a?:608060405234801561001057600080fd5b50600a8061001f6000396000f3fe

然后把他们拼接到一起，记得部署代码在前、运行代码在后，最后我们把这段代码发射出去就OK了：

你将得到一个超级小巧、只有10个字节、无论传递什么参数都只会返回?42?的“智能合约”

全文完。

关于作者：

https://twitter.com/0xNezha

来源：bress

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