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。

俄罗斯银行Sberbank将在5月前推出与以太坊兼容的DeFi平台:金色财经报道，俄罗斯国有商业银行Sberbank预计将在5月前推出与以太坊兼容的DeFi平台，并将于3月开放测试。Sberbank区块链实验室产品总监KonstantinKlimenko表示，该平台将支持通过MetaMask使用。[2023/2/3 11:46:19]

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

以太坊上BTC锚定币总发行量为17.34万枚:DeBank数据显示，截至目前，BTC锚定币总发行量为173442枚，锁仓量约为82.34亿美元。其中WBTC发行量为123320枚，占比为71.10%。紧随其后的是HBTC和renBTC，发行量分别为23906枚和17490枚。[2021/2/28 17:59:57]

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2.0质押地址余额超过310万枚:据欧科云链OKLink数据，当前以太坊2.0存款合约地址已收到3100066.0 ETH，质押量超过310万枚。[2021/2/17 17:22:53]

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。

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：

Circle向以太坊网络新增发1899万枚USDC:据DAppTotal.com稳定币专题页面数据显示：09月28日04时12分 ，USDC发行方Circle向以太坊网络新增发1笔价值1,899万美元的USDC， 块高度为：10946700，交易哈希值为：0x43587be27be77e25acc3443fa8776631ddab45d494c7a2f1de0ce2dff73c3b5a 。截至目前，Circle在以太坊网络上的ERC20 USDC总发行量已达2,575,324,998枚。[2020/9/28]

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。

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：

Framework Labs联合创始人：接下来6个月非以太坊DeFi将会有可行的机会:Framework Labs联合创始人Michael Anderson接受采访时表示：“我认为在接下来的六个月里，非以太坊DeFi将会有可行的机会。这是一场建立从以太坊到非以太坊DeFi协议的可行桥梁的竞赛。目前Polkadot（波卡）与以太坊之间还没有桥梁。尽管波卡甚至是Cosmos或Substract都在构建DeFi平台和生态系统，但真正的DeFi需要一座通往以太坊的桥梁。所以，这是第一位。第二，你还需要有一个以太坊的Layer 2解决方案，可以非常彻底地解决可扩展性问题。这两点就像是一场赛马。事实上，我打Layer 2解决方案会在跨链桥梁启用之前尽快解决很多主网核心问题。我想将会有新方法来创建以太坊无法创建的DeFi，但我确实认为以太坊是DeFi将继续存在的地方。”（Cointelegraph）[2020/9/12]

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：

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来源：bress

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