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智能合约安全与实施规范研究

网络空间安全 2020年第3期11卷 44-49页

作者：魏昂黄忠义周鸣爱赛迪(青岛)区块链研究院有限公司山东青岛266000 赛迪研究院网络安全研究所北京100846

自区块链2.0时代以来,以智能合约为代表的第二代区块链平台及应用呈爆发式增长,但随之而来的智能合约安全事件也频繁发生。区块链3.0时代,智能合约因其固有的去信任化、自动性、防篡改、可追溯等技术特性,必将被广泛应用。但是,在此前... 详细信息

自区块链2.0时代以来,以智能合约为代表的第二代区块链平台及应用呈爆发式增长,但随之而来的智能合约安全事件也频繁发生。区块链3.0时代,智能合约因其固有的去信任化、自动性、防篡改、可追溯等技术特性,必将被广泛应用。但是,在此前景之下,智能合约的安全性成为了区块链生态安全的基石。文章创新地提出了智能合约3.0—智慧合约的概念,并基于智能合约基础架构研究了智能合约安全威胁,提出了一套基本的智能合约安全实施规范,旨在为智能合约安全实施提供参考与借鉴。

关键词：区块链智能合约去中心化基础架构智能合约安全

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以太坊智能合约安全检测系统的设计与实现

以太坊智能合约安全检测系统的设计与实现

作者：张凯峰北京邮电大学

学位级别：硕士

区块链在近些年来迅速发展,许多不法分子和黑客在金钱的诱惑下开始对区块链进行攻击。在区块链的安全事件中,智能合约领域受到攻击造成的经济损失占比较大,以太坊平台上的智能合约由于应用较为广泛所以导致的安全事件较多。因此设计和... 详细信息

区块链在近些年来迅速发展,许多不法分子和黑客在金钱的诱惑下开始对区块链进行攻击。在区块链的安全事件中,智能合约领域受到攻击造成的经济损失占比较大,以太坊平台上的智能合约由于应用较为广泛所以导致的安全事件较多。因此设计和实现一款以太坊智能合约安全检测系统提供智能合约上链前的一站式安全检测服务对于合约开发人员和维护智能合约安全和区块链安全都有着重要的意义。本文的主要内容分为以下四部分:1.以太坊智能合约安全检测系统的需求分析。通过用户角色分析,确定了系统拥有包括合约安全检测人员、合约安全研究人员和系统管理员在内的三类用户。通过对系统的功能性需求分析,确定了系统主要包括合约检测、合约检测结果管理与分析、信息查看、合约管理、检测引擎管理、系统管理等功能,同时对系统进行了非功能性需求分析,将检测漏洞能力的拓展性和检测的性能作为主要关注点。2.以太坊智能合约安全检测系统的总体设计。对系统进行了模块的划分,分为了检测引擎、检测系统、管理系统三个部分。对系统的核心检测引擎进行了设计,分为了静态检测模块、字符串匹配模块、合约漏洞库模块、检测规则库模块、结果输出模块。使用E-R图对系统的数据库进行了设计。使用UI原型图对系统主要界面进行了设计。3.以太坊智能合约安全检测系统主要模块的详细设计和实现。对系统的检测引擎和主要的功能模块进行了详细设计,并且通过前后端开发技术完成了系统的开发工作。4.以太坊智能合约安全检测系统的测试和分析。设计了系统主要功能的测试用例并根据测试用例进行系统的功能性测试。对系统的检测漏洞的拓展性、检测合约的性能以及系统的响应时间等方面进行了非功能性测试。将本系统与其他检测工具的功能和检测能力进行了对比分析,体现了本系统的优势。综上,本文对以太坊智能合约安全检测系统进行了需求分析、总体设计、详细设计和开发实现,针对合约检测功能设计了一个可拓展的智能合约安全检测引擎。系统能够为以太坊智能合约开发人员提供一站式的合约安全检测服务,包括合约检测、检测结果详细输出、可视化检测数据分析、检测报告查看、检测记录查询、漏洞知识库学习等服务。本系统能够帮助以太坊智能合约开发人员发现合约编写过程中存在的安全漏洞并提供了改善措施,有效的避免了可能造成的经济损失。

关键词：区块链以太坊智能合约安全代码安全检测系统

基于图神经网络的以太坊智能合约安全性检测算法研究

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基于图神经网络的以太坊智能合约安全性检测算法研究

作者：周建国云南大学

学位级别：硕士

信息社会的发展不断催生出多种颠覆性的技术,其中,区块链就是将各方技术整合之下的最有可能给社会带来深刻变革的产物。去中心化的特性使得区块链技术的应用场景变得越加广阔。对于处于不断变革之中的区块链,智能合约的赋能极大的促进... 详细信息

信息社会的发展不断催生出多种颠覆性的技术,其中,区块链就是将各方技术整合之下的最有可能给社会带来深刻变革的产物。去中心化的特性使得区块链技术的应用场景变得越加广阔。对于处于不断变革之中的区块链,智能合约的赋能极大的促进了区块链的发展。区块链系统加持之下的智能合约相对于传统第三方担保的合约而言,能够高效率的解决交易中产生的信用问题。目前,以太坊作为智能合约的最佳部署平台,其配套设施下的智能合约存在一旦部署则无法修改的特征,导致一部分开发人员所编写的智能合约代码存在不同程度的安全隐患,且对已完成部署的智能合约的及时修补能力非常有限,因此导致黑客从有缺陷的合约中窃取了高达数千万美元的资金。所以,在发布智能合约之前,检测合约可能存在的安全隐患是极为重要的。本文设计并实现了一个基于图神经网络的,针对以太坊智能合约安全的检测算法—Graph CVP（Graph Contract Vulnerabilities Prediction）。算法首先对由Solidity语言编写的智能合约的源码进行结构化信息读取,并将其转化为图结构的形式,通过图神经网络学习之后,得到图层面上的合约语义表达,进而对四类智能合约漏洞进行检测,主要工作有以下四个方面:（1）通过详细分析Solidity的语言特性,设计了从Solidity源代码转化成具有多节点类型,多连边类型的异构图网络学习算法。（2）图中节点和连边来自于合约源代码的结构化信息抽取,基于各节点和不同的连边具有一定的语义特征,因此通过结合自然语言处理等技术,为不同的图节点及连边生成其特征向量表达。（3）根据构造出的图结构的特点,为其设计了关系聚合算子,并融合图卷积与图池化机制获取全局图嵌入,从而对整个图所代表的智能合约源代码进行漏洞检测和分类。（4）讨论了几种经典的基于静态分析方案的智能合约安全检测算法,以及Graph CVP的几种变体和延伸。通过大量的实验对比,结果表明,相比于其他静态的智能合约漏洞检测算法,Graph CVP能在相同批次的合约中,不同的漏洞检测类型在各检测指标上达到相对明显的提升效果。其中,准确率最高提升%1至11%,F1值最高提升2%至9%。

关键词：区块链智能合约安全图神经网络静态分析

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基于深度学习的软件安全漏洞挖掘

计算机研究与发展 2021年第10期58卷 2140-2162页

作者：顾绵雪孙鸿宇韩丹杨粟曹婉莹郭祯曹春杰王文杰张玉清海南大学网络空间安全学院海口570228 国家计算机网络入侵防范中心(中国科学院大学) 北京101408 西安电子科技大学网络与信息安全学院西安710126

软件的高复杂性和安全漏洞的形态多样化给软件安全漏洞研究带来了严峻的挑战.传统的漏洞挖掘方法效率低下且存在高误报和高漏报等问题,已经无法满足日益增长的软件安全性需求.目前,大量的研究工作尝试将深度学习应用于漏洞挖掘领域,以... 详细信息

软件的高复杂性和安全漏洞的形态多样化给软件安全漏洞研究带来了严峻的挑战.传统的漏洞挖掘方法效率低下且存在高误报和高漏报等问题,已经无法满足日益增长的软件安全性需求.目前,大量的研究工作尝试将深度学习应用于漏洞挖掘领域,以实现自动化和智能化漏洞挖掘.对深度学习应用于安全漏洞挖掘领域进行了深入的调研和分析.首先,通过梳理和分析基于深度学习的软件安全漏洞挖掘现有研究工作,概括其一般工作框架和技术方法;其次,以深度特征表示为切入点,分类阐述和归纳不同代码表征形式的安全漏洞挖掘模型;然后,分别探讨基于深度学习的软件安全漏洞挖掘模型在具体领域的应用,并重点关注物联网和智能合约安全漏洞挖掘;最后,依据对现有研究工作的整理和总结,指出该领域面临的不足与挑战,并对未来的研究趋势进行展望.

关键词：深度学习漏洞挖掘代码表征物联网安全智能合约安全

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Web3.0下的区块链相关技术进展

科技导报 2023年第15期41卷 36-45页

作者：斯雪明潘恒刘建美祝卫华姚中原上海交通大学区块链研究中心上海200030 中原工学院前沿信息技术研究院郑州450007

区块链是Web3.0构建可信互联、价值互联的关键技术。作为一种新的去中心化基础设施,区块链自身技术也在不断发展。结合Web3.0背景,介绍了区块链的去中心化身份、智能合约、激励机制和隐私保护等相关技术进展和问题,以助力实现基于Web3.... 详细信息

区块链是Web3.0构建可信互联、价值互联的关键技术。作为一种新的去中心化基础设施,区块链自身技术也在不断发展。结合Web3.0背景,介绍了区块链的去中心化身份、智能合约、激励机制和隐私保护等相关技术进展和问题,以助力实现基于Web3.0的数据安全共享、业务流通、用户权益保障,从而达到更加公平的价值分配和价值流动。

关键词： Web3.0 去中心化身份智能合约安全激励机制隐私保护

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区块链资产窃取攻击与防御技术综述

网络与信息安全学报 2023年第1期9卷 1-17页

作者：余北缘任珊瑶刘建伟北京航空航天大学网络空间安全学院北京海淀100191

自中本聪提出比特币以来,区块链技术得到了跨越式发展,特别是在数字资产转移及电子货币支付方面。以太坊引入智能合约代码,使其具备了同步及保存智能合约程序执行状态,自动执行交易条件并消除对中介机构需求,Web3.0开发者可利用以太坊... 详细信息

自中本聪提出比特币以来,区块链技术得到了跨越式发展,特别是在数字资产转移及电子货币支付方面。以太坊引入智能合约代码,使其具备了同步及保存智能合约程序执行状态,自动执行交易条件并消除对中介机构需求,Web3.0开发者可利用以太坊提供的通用可编程区块链平台构建更加强大的去中心化应用。公链系统具备的特点,如无须中央节点控制、通过智能合约保障交互数据公开透明、用户数据由用户个人控制等,使得它在区块链技术发展的过程中吸引了更多的用户关注。然而,随着区块链技术的普及和应用,越来越多的用户将自己的数字资产存储在区块链上。由于缺少权威机构的监管及治理,以太坊等公链系统正逐步成为黑客窃取数字资产的媒介。黑客利用区块链实施诈骗及钓鱼攻击,盗取用户所持有的数字资产来获取利益。帮助读者建立区块链资产安全的概念,从源头防范利用区块链实施的资产窃取攻击。通过整理总结黑客利用区块链环境实施的资产窃取攻击方案,抽象并归纳威胁模型的研究方法,有效研究了各类攻击的特征及实施场景。通过深入分析典型攻击方法,比较不同攻击的优缺点,回答了攻击能够成功实施的根本原因。在防御技术方面,针对性结合攻击案例及攻击实施场景介绍了钓鱼检测、代币授权检测、代币锁定、去中心化代币所属权仲裁、智能合约漏洞检测、资产隔离、供应链攻击检测、签名数据合法性检测等防御方案。对于每一类防御方案,给出其实施的基本流程及方案,明确了各防护方案能够在哪类攻击场景下为用户资产安全提供防护。

关键词：区块链钓鱼攻击诈骗攻击智能合约安全

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数据交易中智能合约漏洞检测研究综述

计算机工程与应用 2024年

作者：李雯洁李雷孝刘东江杜金泽林浩内蒙古工业大学数据科学与应用学院内蒙古自治区北疆网络空间安全重点实验室内蒙古自治区基于大数据的软件服务工程技术研究中心天津理工大学计算机科学与工程学院

基于智能合约的数据交易有效克服了传统交易中的中心化、单点故障以及交易不透明等问题，显著提升了交易效率。然而，贯穿交易全程的智能合约由于其核心地位也面临着许多潜在威胁。首先概述了数据交易流程及合约漏洞现有的检测方法，接... 详细信息

基于智能合约的数据交易有效克服了传统交易中的中心化、单点故障以及交易不透明等问题，显著提升了交易效率。然而，贯穿交易全程的智能合约由于其核心地位也面临着许多潜在威胁。首先概述了数据交易流程及合约漏洞现有的检测方法，接着按照数据交易中数据拥有者、数据请求者以及数据交易平台三个实体的交互关系对合约的漏洞重新分类，随后依据工具的作用，将工具分为智能合约漏洞检测工具和智能合约漏洞修复工具并从语言支持、平台兼容以及工具性能三方面对工具进行了对比分析。最后，总结了目前数据交易中智能合约面临的问题并对未来的研究方向提出展望。

关键词：数据交易智能合约安全漏洞检测漏洞修复

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基于以太坊的智能合约防火墙研究

基于以太坊的智能合约防火墙研究

作者：薛岳广州大学

学位级别：硕士

区块链技术的发展使得智能合约在许多领域得到了广泛应用。然而,智能合约对数字资产的控制和其不可篡改的特性,使其在使用过程中可能出现一些安全问题。本文主要关注于以太坊及其他类似底层链的智能合约的安全问题,并试图寻找解决方案... 详细信息

区块链技术的发展使得智能合约在许多领域得到了广泛应用。然而,智能合约对数字资产的控制和其不可篡改的特性,使其在使用过程中可能出现一些安全问题。本文主要关注于以太坊及其他类似底层链的智能合约的安全问题,并试图寻找解决方案。文章首先分析了主流的区块链平台,特别是以太坊及其类似的区块链结构,详细阐述了智能合约的运行机制。了解了智能合约的基本构造和运行方式后,将重点放在了智能合约可能存在的常见安全漏洞,并进行了全面分析。在这个过程中,特别关注了在De Fi等新兴领域中可能遇到的特殊安全挑战。针对这些安全问题,文章提出了一种基于以太坊的智能合约防火墙架构。这种防火墙架构的设计旨在平衡通用性和灵活性,因此考虑了入侵拦截架构和链下自动化分析系统。此外,为了确保可能存在安全漏洞的智能合约能够稳定运行,并能对0-day漏洞做出快速响应,还探讨了基于智能合约的异常交易检测技术和交易主动阻断技术。这些技术包括了异常控制流的提取、识别和参数求解,以及价格监管等机制。总的来说,通过全面地研究智能合约的安全问题和链上问题,提出了一系列可能的解决策略。这些研究成果不仅有助于更好地理解和提高智能合约的安全性,同时也为区块链技术在众筹、游戏、保险、物联网等领域的应用提供了可能的支持。此外,这些成果还可能为智能合约安全研究提供了新的视角,为未来智能合约安全技术的发展提供了参考。

关键词：网络安全区块链智能合约安全去中心化金融安全

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面向区块链的农产品供应链溯源方案安全研究

面向区块链的农产品供应链溯源方案安全研究

作者：刘秋斌广东海洋大学

学位级别：硕士

中国是农业大国,因此农产品质量安全是与人们身体健康和现代农业发展息息相关的重要问题。然而,传统农产品供应链溯源存在管理体系不透明、数据容易被篡改或丢失、系统维护成本高等问题,导致消费者对农产品的信任度下降,同时也增加了监... 详细信息

中国是农业大国,因此农产品质量安全是与人们身体健康和现代农业发展息息相关的重要问题。然而,传统农产品供应链溯源存在管理体系不透明、数据容易被篡改或丢失、系统维护成本高等问题,导致消费者对农产品的信任度下降,同时也增加了监管部门的溯源成本和追责难度。为了保障农产品质量安全,农产品供应链溯源方案需要采用可靠的技术手段。区块链技术以其去中心化、数据难篡改、公开透明、开放自治、可溯源等核心特性,成为保障农产品质量安全的有效方法。同时,区块链的智能合约也在溯源、存证、金融等诸多业务场景中得到广泛应用。然而,传统农产品供应链溯源引入区块链会带来功能性和安全性问题,功能性问题表现为引入的区块链协议会使得系统运行效率低下,安全性问题表现为协议缺乏严格的安全保证,或者在开发时没有考虑智能合约的规范性与风险性。如果某些安全漏洞被不法分子利用,可能会引发严重的供应链问题,对企业信誉、经济和人民健康造成损害。本文结合区块链技术提出了一种安全的农产品供应链溯源方案,具体研究内容包括面向区块链的农产品供应链溯源的仲裁审查方案设计,基于可证明安全的仲裁审查流程中协议安全研究和基于静态分析的农产品供应链智能合约安全研究,主要结论如下:(1)本文对比和分析了五种常见的传统农产品供应链模式,从农产品流通过程、供应链的业务模式、食品安全标准等方面中总结出了供应链环节中关键的溯源指标信息,再通过三种区块链平台的系统性能和业务场景等分析,确定Hyperledger Fabric作为本文溯源方案的选型设计。接着本文从区块链溯源中拆分出数据审查和用户投诉等流程,提出了面向区块链的农产品供应链溯源的仲裁审查方案,该方案能减少溯源主体协议的功能性需求,以按需仲裁审查的方式进行,提高区块链系统执行效率,降低了追溯与维护成本,且利于责任主体的划分。(2)本文根据仲裁审查方案的协议进行了安全研究与分析。仲裁审查方案的流程是先通过安全随机选举出领导节点后与其他节点组成的委员会去进行仲裁和审查。本文提出了基于BLS门限签名和Joint-Feldman协议的安全领导选举协议(SLE),在该协议中,安全的领导选举流程提高了仲裁审查的效率,由领导节点负责执行与校验节点中的智能合约和文件服务器中的加密数据的正确性,并将问题组装成元数据提交给委员会节点进行验证和投票,可提高仲裁审查效率。本文主要给出了SLE协议的正式的安全定义、构造和安全性分析,因此该协议是可证明安全的,一定程度上能保障仲裁审查方案的安全性。(3)本文针对溯源方案中的Hyperledger Fabric区块链智能合约的安全漏洞进行了研究和分类,并提出了一种基于静态分析的安全检测方法。该方法可检测非确定性和系统机制等四类问题,可构建出农产品区块链智能合约的安全风险检测算法模型。实现的系统在收集的智能合约数据集上测试,平均准确率达到98.7%,比Chaincode Scanner高出6.3个百分点。

关键词：农产品溯源供应链方案区块链可证明安全智能合约安全