Rattle – 以太坊EVM二进制分析框架
Ryan Stortz
2018年9月6日
区块链, 程序分析
大多数智能合约没有经过验证的源代码，但人们仍然信任它们来保护加密货币。更重要的是，一些大型托管智能合约曾发生安全事件。区块链上存在的合约安全性应具备独立可验证性。
以太坊虚拟机（EVM）字节码
以太坊合约被编译为EVM（以太坊虚拟机）字节码。随着区块被挖掘，EVM被执行，其最终状态被永久编码到区块链中。每个人都可以访问区块链上每个智能合约的编译后EVM代码——但直接审查EVM并非易事。
EVM是一种RISC哈佛架构的堆栈机，在计算机架构领域中相当独特。EVM拥有约200条指令，这些指令在堆栈上推送和弹出值，偶尔对它们执行特定操作（例如ADD指令从堆栈获取两个参数，相加后将结果推回堆栈）。如果您熟悉逆波兰表示法（RPN）计算器，那么堆栈机会显得类似。堆栈机易于实现但难以逆向工程。作为逆向工程师，在查看堆栈机时，我没有可以标记和跟踪的寄存器、局部变量或参数。
基于这些原因，我创建了Rattle，这是一个将堆栈机转换为无限寄存器SSA形式的框架。
Rattle框架
Rattle是一个EVM二进制静态分析框架，专为处理已部署的智能合约而设计。Rattle接收EVM字节字符串，使用流敏感分析恢复原始控制流图，将控制流图提升为SSA/无限寄存器形式，并优化SSA——移除DUP、SWAP、PUSH和POP指令。将堆栈机转换为SSA形式可消除60%以上的EVM指令，并为希望阅读所交互智能合约的用户提供更友好的界面。
演示案例
以著名的"King of Ether"合约为例进行分析。
首先使用Ethersplay（我们的Binary Ninja插件用于分析以太坊智能合约）：
在Ethersplay中，可以看到有43条指令和5个基本块。大部分指令是纯堆栈操作指令（如PUSH、DUP、SWAP、POP）。块中穿插着有趣的指令（如CALLVALUE、SLOAD等）。
现在使用Rattle分析同一合约并观察输出。我们运行带优化选项的Rattle，因此常量被折叠且不需要的块被移除：
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Rattle CLI接口为每个可识别和提取的函数生成graphviz文件。
如您所见，Rattle将numberOfMonarchs()函数优化到仅12条指令。Rattle消除了72%的指令，分配了可视觉跟踪的寄存器，并移除了整个基本块。更重要的是，Rattle恢复了使用的存储位置和函数的ABI。
应用价值
Rattle将帮助组织和个人研究他们正在交互的合约，并建立对合约安全性的知情信任度。如果您的合约源代码不可用或无法验证，那么您应该运行Rattle。
获取方式
在我们的GitHub上获取Rattle并亲自尝试：
[GitHub项目链接]
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本文内容生成基于Trail of Bits博客的技术文章，专注于EVM二进制分析框架Rattle的技术实现与应用价值。