以太坊EVM Puzzle测试(一共10道题,看看你能过几关)

  • dukedu.eth
  • 更新于 2022-11-01 08:39
  • 阅读 4505

以太坊在内部实现了一个基于栈的虚拟机,我们称之为EVM(Ethereum Virtual Machine),用户所有的操作最终都会转化为操作码(OPCODE)然后在EVM中执行,下图为整个执行流程,目前我们对EVM的讲解不多,后续会陆续补上。

以太坊在内部实现了一个基于栈的虚拟机,我们称之为EVM(Ethereum Virtual Machine),用户所有的操作最终都会转化为操作码(OPCODE)然后在EVM中执行,下图为整个执行流程,目前我们对EVM的讲解不多,后续会陆续补上。

image-20221031203407316.png

本文将介绍10道EVM题目,每道题都会要求用户填写部分内容:使得程序正常退出,而不允许执行REVERT。

注意:本文针对道是有EVM基础的同学,对于尚未接触过OPCODE的同学,不要着急,在这里可以先看看EVM里面都有啥,有助于后续深入学习。

启动

运行游戏https://github.com/fvictorio/evm-puzzles

npm i
npx hardhat play

Puzzle#1:CALLVALUE

############
# Puzzle 1 #
############

00      34      CALLVALUE   #[msg.value]
01      56      JUMP    #跳转下一个evm字节,查看JUMPDEST,发现目的地是08,所以msg.value为8
02      FD      REVERT
03      FD      REVERT
04      FD      REVERT
05      FD      REVERT
06      FD      REVERT
07      FD      REVERT
08      5B      JUMPDEST
09      00      STOP

? Enter the value to send: 
  • callvalue是输入的ether值,会存储到栈顶
  • jump会读取栈顶值,并跳转到相应的字节地址,由JUMPDEST承接
  • 由于目的地JUMPDEST是08,所以输入值为:8

Puzzle#2:CODESIZE

############
# Puzzle 2 #
############

00      34      CALLVALUE   #[msg.value]
01      38      CODESIZE    #[10, msg.value],codesize为当前evm中的操作码的数量,每一个是1字节
02      03      SUB #[sub_result], 需要跳转到06,所以 10 - msg.value = 6
03      56      JUMP
04      FD      REVERT
05      FD      REVERT
06      5B      JUMPDEST
07      00      STOP
08      FD      REVERT
09      FD      REVERT

? Enter the value to send: 
  • CALLVALUE存储值到栈顶,STACK:[x]
  • CODESIZE获取当前EVM环境中的操作码SIZE,每个OPCODE为1byte,我们此时内存中共10个操作码,因此执行CODESIZE后,会向栈顶存入10,STACK:[10, x]
  • SUB会执行减法操作,并将结果如栈,STACK:[10 - x]
  • JUMP会跳到06字节,因此我们需要 10 - x = 6,推导出:x = 4

Puzzle#3:CALLDATASIZE

############
# Puzzle 3 #
############

00      36      CALLDATASIZE    #[datasize]
01      56      JUMP    #跳转到04,所以我们只要保证calldata到size为4即可,内容不限。
02      FD      REVERT
03      FD      REVERT
04      5B      JUMPDEST
05      00      STOP

? Enter the calldata: 0x11223344
  • CALLDATASIZE返回INTPUT的字节数,并存入栈顶,STACK:[0x...]
  • 为了JUMP到04,因此我们的输入需要大小为4字节,因此随便输入一个四字节data即可!

Puzzle#4:XOR

############
# Puzzle 4 #
############

00      34      CALLVALUE   #[msg.value]
01      38      CODESIZE    #[12, msg.value]
02      18      XOR
03      56      JUMP
04      FD      REVERT
05      FD      REVERT
06      FD      REVERT
07      FD      REVERT
08      FD      REVERT
09      FD      REVERT
0A      5B      JUMPDEST
0B      00      STOP

? Enter the value to send: 
  • CALLVALUE获取数值后入栈,STACK:[x]
  • CODESIZE获取数值为12入栈,STACK:[12, x]
  • 异或操作:
    • 12:0000,1100
    • 0A:0000,1010
    • x: 0000,0110 =》6,所以答案为:6

Puzzle#5:JUMPI

############
# Puzzle 5 #
############

00      34          CALLVALUE   #[msg.value]
01      80          DUP1    #[msg.value, msg.value]
02      02          MUL #[mul_result]
03      610100      PUSH2 0100  #[0100, mul_result],反推mul_result为: 0100
06      14          EQ  #[0或1],反推:1
07      600C        PUSH1 0C    #[0C, 0或1],为了能跳转,此时必须为:1
09      57          JUMPI   #[],stack2为1时,跳转到stack1的位置
0A      FD          REVERT
0B      FD          REVERT
0C      5B          JUMPDEST
0D      00          STOP
0E      FD          REVERT
0F      FD          REVERT

? Enter the value to send: (0):
  • CALLVALUE,STACK-> [x]
  • DUP1:STACK-> [x,x]
  • MUL:STACK-> [mul_result]
  • PUSH2 0100:STACK-> [0100,mul_result]
  • EQ:判断stack1和stack2是否相等,若相等,则清除这两个值,并向栈顶存入1,否则存入0
  • PUSH1 0C:STACK-> [0C, 1]
  • JUMPI:读取stack2的值,如果为1,则跳转到stack1的位置,即0C,满足条件!
  • 因此我们需要使得:0100 = x*x,0x0100十进制为256,所以x = 16

Puzzle#6:CALLDATALOAD

############
# Puzzle 6 #
############

00      6000      PUSH1 00  #[00]
02      35        CALLDATALOAD  #[calldata, 00]
03      56        JUMP  #跳转到0A,所以stack1为:0A
04      FD        REVERT
05      FD        REVERT
06      FD        REVERT
07      FD        REVERT
08      FD        REVERT
09      FD        REVERT
0A      5B        JUMPDEST
0B      00        STOP
  • PUSH1 00,STACK:【0x00】
  • CALLDATALOAD:获取input的数据,即calldata,参数为0x00,即从第00位置开始加载
  • JUMP想跳转到0A处,所以calldata的值为0x0a,如果我们直接输入0x0a,此时会被转化为:a00000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000,这是错的;
  • 由于calldata的数值总为32字节的倍数,所以此处应该为:0x000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000a

Puzzle#7:EXTCODESIZE

############
# Puzzle 7 #
############

00      36        CALLDATASIZE  # [datasize]
01      6000      PUSH1 00  # [00, datasize]
03      80        DUP1      # [00, 00, datasize]
04      37        CALLDATACOPY  # [] data被copy到memory中,栈被清空
05      36        CALLDATASIZE  # [datasize]
06      6000      PUSH1 00      # [00, datasize]
08      6000      PUSH1 00      # [00, 00, datasize]
0A      F0        CREATE    # [deployed_address] 栈被清空,从内存中读取数据,创建合约,返回地址 
0B      3B        EXTCODESIZE   # [address_code_size] 输入地址,返回合约的size
0C      6001      PUSH1 01  # [01, address_code_size]
0E      14        EQ    # [1] address_code_size必须为1,后续的才成立
0F      6013      PUSH1 13
11      57        JUMPI
12      FD        REVERT
13      5B        JUMPDEST
14      00        STOP
? Enter the calldata: 
  • CREATE:三个参数(value,offset,size)
    • value是wei单位
    • offset是bytecode在内存中的起始位置
    • size是bytecode的size
  • 注意⚠️:offset开始的bytecode是包含部署逻辑的数据,并非是新合约的bytecode,其返回值才是新合约的bytecode。
  • 所以结果为:0x60016000526001601ff3点击验证

image-20221031173928192.png

Puzzle#8:SWAP

############
# Puzzle 8 #
############

00      36        CALLDATASIZE  # [datasize]
01      6000      PUSH1 00  # [00, datasize]
03      80        DUP1  # [00, 00, datasize]
04      37        CALLDATACOPY  # []  copy到内存中
05      36        CALLDATASIZE  # [datasize],直接生成数据,不需要栈参数
06      6000      PUSH1 00  # [00, datasize]
08      6000      PUSH1 00  # [00, 00, datasize]
0A      F0        CREATE    # [deployed_address]
0B      6000      PUSH1 00  # [00, deployed_address]
0D      80        DUP1  # [00, 00, deployed_address]
0E      80        DUP1  # [00, 00, 00, deployed_address]
0F      80        DUP1  # [00, 00, 00, 00, deployed_address]
10      80        DUP1  # [00, 00, 00, 00, 00, deployed_address]
11      94        SWAP5 # [deployed_address, 00, 00, 00, 00, 00],兑换1st 和 6th,你没有看错1和6,不是5
12      5A        GAS   # [gasAvail, deployed_address, 00, 00, 00, 00, 00] // 7个参数
13      F1        CALL  # [0或1]调用函数,需要是0,0表示失败,1表示成功!(反推的)
14      6000      PUSH1 00  # [00, 0或1],需要是0
16      14        EQ    # [0或1],需要是1
17      601B      PUSH1 1B  # [1B, 0或1],需要是1
19      57        JUMPI                     
1A      FD        REVERT
1B      5B        JUMPDEST
1C      00        STOP

? Enter the calldata:
  • 我们需要做的是让call失败,一共要三种方式:
    • gas不足
    • 栈空间不足
    • 使用了STATICCALL但是value不为0,(注意,如果codesize是0,call方法是一直返回成功的)
  • 我们需要传入数据,执行CRATE后返回的bytecode参与到后续的计算中,从而造成revert
  • 具体做法为,根据Puzzle#8,我们传入:0x60016000526001601ff3,返回值为01,这个是OPCODE中的:ADD操作
  • 调用CALL的时候,由于栈中的操作数已经不足(当前是0,ADD需要2个),因此会调用失败,REVERT。
  • 因此答案为:0x60016000526001601ff3

Puzzle#9:LT

############
# Puzzle 9 #
############

00      36        CALLDATASIZE  # [datasize]
01      6003      PUSH1 03  # [03, datasize]
03      10        LT    # [1], stack(1) < stack(2),
04      6009      PUSH1 09  # [09, 1]
06      57        JUMPI
07      FD        REVERT
08      FD        REVERT
09      5B        JUMPDEST  # [] 跳转到这里
0A      34        CALLVALUE     # [msgvalue]
0B      36        CALLDATASIZE  # [datasize, msgvalue]
0C      02        MUL       # [mul_result]
0D      6008      PUSH1 08  # [08, mul_result]
0F      14        EQ    # [1], 必须是0
10      6014      PUSH1 14  # [14, 1]
12      57        JUMPI
13      FD        REVERT
14      5B        JUMPDEST  # 跳转到这里,结束!
15      00        STOP

? Enter the value to send: 
? Enter the calldata: 
  • mul_result应该是8
  • datasize * msgvalue = 8
  • 由于在03字节中, stack(1) < stack(2),所以datasize大于3,且小于8
  • 考虑到乘法,所以datasize应该为:4,msgvalue 为:2
  • 因此答案为:
    • 2
    • 0xffffffff

Puzzle#10:ISZERO

#############
# Puzzle 10 #
#############

00      38          CODESIZE    # [23]
01      34          CALLVALUE   # [msgvalue, 23]
02      90          SWAP1   # [23, msgvalue]
03      11          GT  # [1], msgvalue &lt; 23
04      6008        PUSH1 08    # [08, 1]
06      57          JUMPI
07      FD          REVERT
08      5B          JUMPDEST    # 跳到这里
09      36          CALLDATASIZE    # [datasize]
0A      610003      PUSH2 0003  # [0003, datasize]
0D      90          SWAP1   # [datasize, 0003]
0E      06          MOD     # [N],取余数,N为余数,必须是:0
0F      15          ISZERO  # [0或1],必须是1
10      34          CALLVALUE   # [msgvalue, 0或1],必须是:1
11      600A        PUSH1 0A    # [0A,msgvalue, 0或1],反推:msgvalue = 0x0f
13      01          ADD # [add_result, 0或1],下面是跳转了,所以栈值为:[0x19, 1]
14      57          JUMPI
15      FD          REVERT
16      FD          REVERT
17      FD          REVERT
18      FD          REVERT
19      5B          JUMPDEST
1A      00          STOP
? Enter the value to send: 
? Enter the calldata: 
  • 0A + msgvalue = 19,所以msgvalue为:9(这里犯错了,19是16进制的,我错误的当成了10进制相减了)。
  • 0x19 - 0x0a = 0x0f,即十进制值:15
  • calldata字段,需要满足size对3取余数为0即可,我们选择:0xffffff
  • All puzzles are solved!

错误记录

  1. push2:表示存入一个2字节的数据入栈,而不是入栈两次
  2. Swap5:表示1st和6th兑换,而不是1st和5yh兑换
  3. 1表示成功,0表示失败,JUMIPI和CALL都如此
  4. OPCODE的字节序是16进制,而不是10进制,注意转化

小结

接下来会花几节课来讲解EVM相关内容,以及反汇编内容,敬请关注!

其他知识


加V入群:Adugii,公众号:阿杜在新加坡,一起抱团拥抱web3,下期见!

关于作者:国内第一批区块链布道者;2017年开始专注于区块链教育(btc, eth, fabric),目前base新加坡,专注海外defi,dex,元宇宙等业务方向。

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国内第一批区块链布道者;2017年开始专注于区块链教育(btc, eth, fabric),目前base新加坡,专注海外defi,dex,元宇宙等业务方向 Tech Lead of OpenEden|Former Bybit exchange DeFi team Tech Lead/MoleDAO community technical advisor/Consensys (Metamask) Ambassador