浅析智能合约中的沙箱（Sandbox）机制
扯题范儿
发表于 2022-12-11 04:47:46
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1.为什么需要沙箱机制？8 u9 K8 S$ |, Q+ h& ^' v& a( a+ P2 n3 V
3 B. k" Q$ \" J2 n3 Q) t" ]! d! Q
默认情况下，一个应用程序是可以访问机器上的所有资源的，比如CPU、内存、文件系统、网络等等。
但是这是不安全的，如果随意操作资源，有可能破坏其他应用程序正在使用的资源，或者造成数据泄漏。为了解决这个问题，一般有下面两种解决方案：
(1)为程序分配一个限定权限的账号：利用操作系统的权限管理机制进行限制; }% }* _' g# D1 R: p
(2)为程序提供一个受限的运行环境：这就是沙箱机制
2.什么是沙箱机制？( E4 @) Q5 B1 x' `6 J0 k9 p
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如上所述，沙箱就是一个限制应用程序对系统资源的访问的运行环境。
沙箱很多情况下都是实现在虚拟机（VM）中，比如Java的虚拟机JVM、Javascript的虚拟机V8引擎、Android中的虚拟机Dalvik/ART，以及以太坊的虚拟机EVM等等。具体的实现方式各有不同，本文重点分析一下JVM和EVM的沙箱机制实现。9 W; M8 u. ?$ v# {& O/ t ]- ^
3.JVM的沙箱机制
第二层：字节码校验器
类字节码被加载后，需要在字节码层面进行检验，具体包括以下内容：" d l$ j/ R/ I/ T1 d+ U, T
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(1)变量要在使用之前进行初始化
(2)方法调用与对象引用类型之前要匹配
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(3)访问私有数据和方法的规则没有被违背2 T7 d Y* Q8 ?4 y2 H% W( ]
(4)对本地变量的访问落在运行时堆栈内1 @" j. t& L0 [, g* A `3 [
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(5)运行时堆栈没有溢出通过这一机制，可以确保字节码符合Java语言规范，避免访问无效访问或越界访问。
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第二层：字节码校验器8 q H# ?! O- E: O! ?6 ]* C
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类字节码被加载后，需要在字节码层面进行检验，具体包括以下内容：7 o0 |( u6 V2 r g2 |6 H; L, S
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(1)变量要在使用之前进行初始化: f% g6 n, k0 }* d3 L k* D
(2)方法调用与对象引用类型之前要匹配- m6 m+ j2 r+ I9 Z0 q! f
(3)访问私有数据和方法的规则没有被违背
(4)对本地变量的访问落在运行时堆栈内( g% Q+ P0 w/ S$ K9 F
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(5)运行时堆栈没有溢出通过这一机制，可以确保字节码符合Java语言规范，避免访问无效访问或越界访问。
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4.EVM的沙箱机制
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EVM本身是一个相对封闭的环境，不支持对网络和文件系统的直接访问，从这个层面来说已经起到一部分沙箱的功能了：% J, f) ?: U& [ j
另外，在智能合约之间互相调用时，EVM会重新分配堆栈和内存空间，在一个全新的环境中运行新合约，即使出现问题也不会破坏原有执行环境，从而为智能合约的执行提供了一个沙箱环境。 m- c9 |$ Q! v8 P# _ \" K
最后，每个智能合约的存储也是相互独立的，开发者可以根据需求，限制合约可以访问的存储空间，避免未授权的访问或修改。
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