Web3系列教程之高级篇---4：智能合约中访问private数据

当我们开始编写智能合约并遇到诸如public,private等可见性修饰符时，我们可能会认为如果您希望某些变量的值可以被公众读取，您需要声明它public，而private除了智能合约本身外，任何人都不能读取。

但是，以太坊是一个公共区块链。那么private数据到底意味着什么呢？

在这一层次中，我们将看到你如何能够真正从任何智能合约中读取private变量的值，同时也展现了private实际上代表什么–这绝对不是私有数据!

走吧🚀

private 意味着什么?

函数（和变量）可见性修改器只影响函数的可见性–并不阻止对其值的访问。我们知道，public函数是那些既可以由用户和智能合约在外部调用，也可以由智能合约本身调用的函数。

同样，internal函数是指只能由智能合约本身调用的函数，外部用户和智能合约不能调用这些函数。external函数则相反，它们只能由外部用户和智能合约调用，但不能由拥有该函数的智能合约本身调用。

private，类似的，只是影响到谁可以调用该函数。private的和internal的行为基本相似，只是internal函数也可以被继承合约调用，而private函数则不行。

因此，举例来说，如果Contract A有一个标记为internal的函数f()，那么另一个继承Contract A的Contract B，如

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contract B is A {
  ...
}

仍然可以调用f()。

然而，如果Contract A有一个标记为private的函数g()，Contract B不能调用g()，即使它继承了A。

变量也是如此，因为变量基本上只是函数。private变量只能由智能合约本身访问和修改，甚至继承合约也不能。然而，这并不意味着外部各方不能读取该值。

构建

我们将建立一个简单的合约，以及一个Hardhat测试，来证明这一点。我们的合约将尝试把数据存储在private变量中，希望没有人能够读取它的值。

该合同将在其结构体中接受password和username，并将它们存储在私有变量中。

用户将以某种方式能够访问这些私有变量。

概念

为了理解这一点，回顾一下以太坊存储和执行层面，Solidity中的变量被存储在32字节（256位）的存储槽中，而数据是根据这些变量的声明顺序依次存储在这些存储槽中。

存储也被优化了，如果一堆变量可以放在一个槽里，它们就会被放在同一个槽里。这被称为变量打包，我们将在后面进一步了解这个问题。

• 要设置一个Hardhat项目，请打开终端，在一个新的文件夹中执行这些命令

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npm init --yes
npm install --save-dev hardhat

• 如果你使用的是Windows系统，请做这个额外的步骤，同时安装这些库 :)

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npm install --save-dev @nomiclabs/hardhat-waffle ethereum-waffle chai @nomiclabs/hardhat-ethers ethers

• 在你安装Hardhat的同一目录下运行。

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npx hardhat

• 选择Create a basic sample project
• 对已指定的Hardhat Project root按回车键
• 如果你想添加一个.gitignore，请按回车键。
• 按回车键Do you want to install this sample project's dependencies with npm (@nomiclabs/hardhat-waffle ethereum-waffle chai @nomiclabs/hardhat-ethers ethers)?

现在你有一个准备好的hardhat项目了!

让我们先在contracts文件夹内创建一个Login.sol文件。在你的文件中添加以下几行代码

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// SPDX-License-Identifier: MIT
pragma solidity ^0.8.4;

contract Login {

    // Private variables
    // Each bytes32 variable would occupy one slot
    // because bytes32 variable has 256 bits(32*8)
    // which is the size of one slot

    // Slot 0
    bytes32 private username;
    // Slot 1
    bytes32 private password;

    constructor(bytes32  _username, bytes32  _password) {
        username = _username;
        password = _password;
    }
}

由于这两个声明的变量都是bytes32的变量，我们知道每个变量正好占用一个存储槽。由于顺序很重要，我们知道username将占用Slot 0，password将占用Slot 1。

因此，与其试图通过调用合约来读取这些变量值，这是不可能的，我们可以直接访问存储槽。由于以太坊是一个公共区块链，所有节点都可以访问所有状态。

让我们写一个Hardhat测试来演示这个功能。

在test文件夹中创建一个新文件attack.js，并添加以下几行代码

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const { ethers } = require("hardhat");
const { expect } = require("chai");

describe("Attack", function () {
  it("Should be able to read the private variables password and username", async function () {
    // Deploy the login contract
    const loginFactory = await ethers.getContractFactory("Login");

    // To save space, we would convert the string to bytes32 array
    const usernameBytes = ethers.utils.formatBytes32String("test");
    const passwordBytes = ethers.utils.formatBytes32String("password");

    const loginContract = await loginFactory.deploy(
      usernameBytes,
      passwordBytes
    );
    await loginContract.deployed();

    // Get the storage at storage slot 0,1
    const slot0Bytes = await ethers.provider.getStorageAt(
      loginContract.address,
      0
    );
    const slot1Bytes = await ethers.provider.getStorageAt(
      loginContract.address,
      1
    );

    // We are able to extract the values of the private variables
    expect(ethers.utils.parseBytes32String(slot0Bytes)).to.equal("test");
    expect(ethers.utils.parseBytes32String(slot1Bytes)).to.equal("password");
  });
});

在这个测试中，我们首先创建usernameBytes和passwordBytes，它们是短字符串的bytes32版本，作为我们的用户名和密码。然后我们用这些值部署Login合约。

合约部署后，我们使用provider.getStorageAt直接读取loginContract.address中0号和1号槽的存储槽值，并从中提取字节值。

然后，我们可以比较检索到的值–slot0Bytes与usernameBytes，slot1Bytes与passwordBytes，以确保它们事实上是相等的。

如果测试通过，意味着我们能够成功地直接读取私有变量的值，而根本不需要调用合同上的函数。

最后，让我们运行这个测试，看看它是否有效。在你的终端键入。

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npx hardhat test

测试应该通过了。哇，我们真的可以读取密码了

预防

永远不要在公共区块链上存储私人信息。没有其他办法。

原文：https://www.learnweb3.io/tracks/senior/re-entrancy