Українська

Комплексне дослідження аудиту смарт-контрактів, зосереджене на поширених вразливостях безпеки, методологіях аудиту та найкращих практиках для безпечної розробки блокчейну.

Аудит смарт-контрактів: виявлення вразливостей безпеки в блокчейні

Смарт-контракти — це самовиконувані угоди, написані у вигляді коду та розгорнуті в блокчейні. Їхня незмінність та децентралізована природа роблять їх потужними інструментами для автоматизації різноманітних процесів, від фінансових транзакцій до управління ланцюгами постачання. Однак ті самі особливості, які роблять смарт-контракти привабливими, також створюють значні ризики для безпеки. Після розгортання смарт-контракти надзвичайно важко, якщо не неможливо, змінити. Тому ретельний аудит є вирішальним для виявлення та пом'якшення вразливостей перед розгортанням, що запобігає потенційно руйнівним наслідкам, таким як втрата коштів, витоки даних та репутаційна шкода. Цей посібник надає всебічний огляд аудиту смарт-контрактів, зосереджуючись на поширених вразливостях, методологіях аудиту та найкращих практиках для безпечної розробки блокчейну, орієнтуючись на глобальну аудиторію з різним технічним досвідом.

Чому аудит смарт-контрактів важливий?

Важливість аудиту смарт-контрактів неможливо переоцінити. На відміну від традиційного програмного забезпечення, смарт-контракти часто оперують значними фінансовими активами та керуються незмінним кодом. Одна-єдина вразливість може бути використана для виведення мільйонів доларів, порушення роботи децентралізованих додатків (dApps) та підриву довіри до всієї екосистеми блокчейну. Ось чому аудит є необхідним:

Поширені вразливості смарт-контрактів

Розуміння поширених вразливостей є першим кроком до ефективного аудиту смарт-контрактів. Ось детальний огляд деяких з найпоширеніших ризиків безпеки:

Повторний вхід (Reentrancy)

Опис: Повторний вхід відбувається, коли контракт викликає інший контракт перед оновленням власного стану. Викликаний контракт може потім рекурсивно викликати початковий контракт, потенційно виводячи кошти або маніпулюючи даними. Це одна з найвідоміших і найнебезпечніших вразливостей смарт-контрактів. Розглянемо спрощений протокол кредитування, де користувач може вивести свої кошти. Якщо функція виведення не оновлює баланс користувача перед відправкою коштів, зловмисний контракт може повторно увійти у функцію виведення кілька разів, виводячи більше коштів, ніж йому належить.

Приклад: Злам The DAO використав вразливість повторного входу у своїй функції виведення коштів. Зловмисник рекурсивно викликав функцію виведення, викачуючи кошти з The DAO до того, як баланс міг бути оновлений.

Пом'якшення:

Цілочисельне переповнення та спустошення (Integer Overflow and Underflow)

Опис: Цілочисельне переповнення відбувається, коли арифметична операція призводить до значення, більшого за максимальне значення, яке може вмістити тип даних. Цілочисельне спустошення відбувається, коли арифметична операція призводить до значення, меншого за мінімальне значення, яке може вмістити тип даних. У версіях Solidity до 0.8.0 ці умови могли призвести до непередбачуваної поведінки та вразливостей безпеки.

Приклад: Якщо беззнакове 8-бітне ціле число (uint8) має значення 255 і ви додаєте до нього 1, воно переповниться і "обернеться" до 0. Аналогічно, якщо uint8 має значення 0 і ви віднімаєте від нього 1, воно спустошиться і "обернеться" до 255. Це може бути використано для маніпуляції балансами, запасами токенів або іншими критичними даними.

Пом'якшення:

Залежність від часової мітки (Timestamp Dependency)

Опис: Покладання на часову мітку блоку (`block.timestamp`) для критичної логіки може бути ризикованим, оскільки майнери мають певний контроль над часовою міткою. Це може бути використано для маніпуляції результатом операцій, чутливих до часу, таких як лотереї або аукціони. Майнери в різних географічних локаціях можуть мати трохи різні налаштування годинника, але що важливіше, майнери можуть стратегічно коригувати часову мітку в певному діапазоні.

Приклад: Смарт-контракт лотереї, який використовує часову мітку блоку для визначення переможця, може бути зманіпульований майнерами на користь певних учасників. Майнер може трохи скоригувати часову мітку, щоб транзакція, подана бажаним учасником, була включена в блок з часовою міткою, яка робить його переможцем.

Пом'якшення:

Вразливості контролю доступу (Access Control Vulnerabilities)

Опис: Неправильний контроль доступу може дозволити неавторизованим користувачам виконувати привілейовані дії, такі як зміна параметрів контракту, виведення коштів або видалення даних. Це може призвести до катастрофічних наслідків, якщо зловмисники отримають контроль над критичними функціями контракту.

Приклад: Смарт-контракт, який дозволяє будь-кому змінювати адресу власника, може бути використаний зловмисником, який змінить власника на свою власну адресу, надавши йому повний контроль над контрактом.

Пом'якшення:

Оптимізація газу (Gas Optimization)

Опис: Оптимізація газу є вирішальною для мінімізації витрат на транзакції та запобігання атакам типу "відмова в обслуговуванні" (DoS). Неефективний код може споживати надмірну кількість газу, роблячи транзакції дорогими або навіть неможливими для виконання. Атаки DoS можуть використовувати неефективність газу для викачування коштів з контракту або перешкоджання взаємодії з ним законних користувачів.

Приклад: Смарт-контракт, який ітерує по великому масиву за допомогою циклу, не оптимізованого для споживання газу, може споживати надмірну кількість газу, роблячи виконання транзакцій, що включають цей цикл, дорогим. Зловмисник може використати це, надсилаючи транзакції, які запускають цикл, викачуючи кошти контракту або перешкоджаючи взаємодії законних користувачів.

Пом'якшення:

Відмова в обслуговуванні (DoS)

Опис: Атаки DoS мають на меті зробити смарт-контракт недоступним для законних користувачів. Це може бути досягнуто шляхом використання неефективності газу, маніпулювання станом контракту або заповнення контракту недійсними транзакціями. Деякі вразливості DoS можуть бути випадковими, спричиненими поганими практиками кодування.

Приклад: Контракт, який дозволяє користувачам вносити Ether, а потім ітерує по всіх вкладниках, щоб повернути їм кошти, може бути вразливим до атаки DoS. Зловмисник може створити велику кількість невеликих внесків, роблячи процес повернення коштів надзвичайно дорогим і не дозволяючи законним користувачам отримати свої гроші.

Пом'якшення:

Вразливості `delegatecall`

Опис: Функція `delegatecall` дозволяє контракту виконувати код з іншого контракту в контексті сховища викликаючого контракту. Це може бути небезпечно, якщо викликаний контракт є ненадійним або містить зловмисний код, оскільки він потенційно може перезаписати сховище викликаючого контракту та взяти його під контроль. Це особливо актуально при використанні проксі-патернів.

Приклад: Проксі-контракт, який використовує `delegatecall` для перенаправлення викликів до імплементаційного контракту, може бути вразливим, якщо імплементаційний контракт буде скомпрометований. Зловмисник може розгорнути шкідливий імплементаційний контракт і змусити проксі-контракт делегувати йому виклики, що дозволить йому перезаписати сховище проксі-контракту та взяти його під контроль.

Пом'якшення:

Необроблені винятки (Unhandled Exceptions)

Опис: Нездатність належним чином обробляти винятки може призвести до непередбачуваної поведінки та вразливостей безпеки. Коли виникає виняток, транзакція зазвичай скасовується, але якщо виняток не оброблений належним чином, стан контракту може залишитися в неузгодженому або вразливому стані. Це особливо важливо при взаємодії із зовнішніми контрактами.

Приклад: Контракт, який викликає зовнішній контракт для передачі токенів, але не перевіряє помилки, може бути вразливим, якщо зовнішній контракт скасує транзакцію. Якщо викликаючий контракт не обробить помилку, його стан може залишитися в неузгодженому стані, що потенційно може призвести до втрати коштів.

Пом'якшення:

Фронтраннінг (Front Running)

Опис: Фронтраннінг відбувається, коли зловмисник спостерігає за очікуючою транзакцією і подає власну транзакцію з вищою ціною за газ, щоб вона була виконана раніше за оригінальну транзакцію. Це може бути використано для отримання прибутку або маніпулювання результатом оригінальної транзакції. Це поширено на децентралізованих біржах (DEX).

Приклад: Зловмисник може випередити велике замовлення на купівлю на DEX, подавши власне замовлення на купівлю з вищою ціною за газ, що призведе до зростання ціни активу до виконання початкового замовлення. Це дозволяє зловмиснику отримати прибуток від зростання ціни.

Пом'якшення:

Атака короткої адреси (Short Address Attack)

Опис: Атака короткої адреси, також відома як атака з доповненням (padding attack), використовує вразливості в тому, як деякі смарт-контракти обробляють адреси. Подаючи адресу, коротшу за очікувану довжину, зловмисники можуть маніпулювати вхідними даними та потенційно перенаправляти кошти або викликати ненавмисну функціональність. Ця вразливість особливо актуальна при використанні старих версій Solidity або взаємодії з контрактами, які не мають належної валідації вхідних даних.

Приклад: Уявіть функцію передачі токенів, яка очікує 20-байтову адресу на вході. Зловмисник може подати 19-байтову адресу, і EVM може доповнити адресу нульовим байтом. Якщо контракт не перевіряє довжину належним чином, це може призвести до того, що кошти будуть відправлені на іншу адресу, ніж передбачалося.

Пом'якшення:

Методології аудиту смарт-контрактів

Аудит смарт-контрактів — це багатогранний процес, що включає поєднання ручного аналізу, автоматизованих інструментів та технік формальної верифікації. Ось огляд ключових методологій:

Ручний огляд коду

Ручний огляд коду є наріжним каменем аудиту смарт-контрактів. Він включає ретельне вивчення вихідного коду експертом з безпеки для виявлення потенційних вразливостей, логічних помилок та відхилень від найкращих практик. Це вимагає глибокого розуміння принципів безпеки смарт-контрактів, поширених векторів атак та специфічної логіки контракту, що перевіряється. Аудитор повинен розуміти призначену функціональність, щоб точно визначити розбіжності або вразливості.

Ключові кроки:

Автоматизовані інструменти аналізу

Автоматизовані інструменти аналізу можуть допомогти оптимізувати процес аудиту, автоматично виявляючи поширені вразливості та "запахи" коду. Ці інструменти використовують техніки статичного аналізу для виявлення потенційних проблем безпеки без фактичного виконання коду. Однак автоматизовані інструменти не є заміною ручного огляду коду, оскільки вони можуть пропустити тонкі вразливості або видавати хибно-позитивні результати.

Популярні інструменти:

Фаззінг (Fuzzing)

Фаззінг — це техніка динамічного тестування, яка полягає у подачі смарт-контракту великої кількості випадкових або напіввипадкових вхідних даних для виявлення потенційних вразливостей або несподіваної поведінки. Фаззінг може допомогти виявити помилки, які можуть бути пропущені інструментами статичного аналізу або ручним оглядом коду. Однак фаззінг не є комплексною технікою тестування і повинен використовуватися в поєднанні з іншими методологіями аудиту.

Популярні інструменти для фаззінгу:

Формальна верифікація

Формальна верифікація є найсуворішим методом для забезпечення коректності та безпеки смарт-контрактів. Вона включає використання математичних технік для формального доведення того, що смарт-контракт задовольняє набір заздалегідь визначених специфікацій. Формальна верифікація може забезпечити високий рівень впевненості в тому, що смарт-контракт не містить помилок та вразливостей, але це також складний і трудомісткий процес.

Ключові кроки:

Інструменти:

Програми винагород за виявлення помилок (Bug Bounty Programs)

Програми винагород за виявлення помилок стимулюють дослідників безпеки знаходити та повідомляти про вразливості в смарт-контрактах. Пропонуючи винагороди за дійсні звіти про помилки, ці програми можуть допомогти виявити вразливості, які могли бути пропущені внутрішніми зусиллями з аудиту. Ці програми створюють безперервний зворотний зв'язок, що ще більше посилює безпеку смарт-контракту. Переконайтеся, що обсяг програми винагород чітко визначений, вказуючи, які контракти та типи вразливостей входять до її сфери, а також правила участі та розподілу винагород. Платформи, такі як Immunefi, сприяють проведенню програм винагород за виявлення помилок.

Найкращі практики для безпечної розробки смарт-контрактів

Запобігання вразливостям на початковому етапі є найефективнішим способом забезпечення безпеки смарт-контрактів. Ось деякі найкращі практики для безпечної розробки смарт-контрактів:

Вибір аудитора смарт-контрактів

Вибір правильного аудитора є критично важливим для забезпечення безпеки ваших смарт-контрактів. Ось деякі фактори, які слід враховувати при виборі аудитора:

Майбутнє аудиту смарт-контрактів

Сфера аудиту смарт-контрактів постійно розвивається, оскільки виявляються нові вразливості та з'являються нові технології. Ось деякі тенденції, які формують майбутнє аудиту смарт-контрактів:

Висновок

Аудит смарт-контрактів — це критично важливий процес для забезпечення безпеки та надійності блокчейн-додатків. Розуміючи поширені вразливості, впроваджуючи практики безпечного кодування та проводячи ретельні аудити, розробники можуть мінімізувати ризик порушень безпеки та захистити активи своїх користувачів. Оскільки екосистема блокчейну продовжує зростати, важливість аудиту смарт-контрактів буде тільки збільшуватися. Проактивні заходи безпеки в поєднанні з еволюціонуючими методологіями аудиту є необхідними для зміцнення довіри та стимулювання впровадження технології блокчейн у всьому світі. Пам'ятайте, що безпека — це безперервний процес, а не одноразова подія. Регулярні аудити в поєднанні з постійним моніторингом та обслуговуванням є вирішальними для підтримки довгострокової безпеки ваших смарт-контрактів.