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区块链智能合约安全的逆向实时模型检测方法

小型微型计算机系统 2020年第10期41卷 2030-2035页

作者：李书霞王国卿庄雷郑州大学信息工程学院郑州450001

区块链中的智能合约具有不可篡改性、去中心化、自治化等优点,使分散应用程序能够在缺乏信任的环境中实现交互和融合.若智能合约自身存在安全隐患,可能会威胁到用户的个人信息和财产安全,造成难以预估的损失.针对智能合约存在的安全问题... 详细信息

区块链中的智能合约具有不可篡改性、去中心化、自治化等优点,使分散应用程序能够在缺乏信任的环境中实现交互和融合.若智能合约自身存在安全隐患,可能会威胁到用户的个人信息和财产安全,造成难以预估的损失.针对智能合约存在的安全问题,提出了基于时间自动机的区块链智能合约安全性的逆向模型检测方法.采用逆向方法对以太坊中的智能合约源代码进行分析,提取合约的逻辑流程,并进一步分析合约是否存有明显的安全隐患,若有则对合约代码进行优化或改进;针对智能合约采用模型检测的方法进行合约建模、性质刻画及自动验证.若验证通过则证明改进合约满足安全性质,否则通过反例找出代码漏洞继续对合约进行优化.以投票合约为实例对所提逆向方法进行具体介绍,证明了所提方法的有效性,能够保证改进后的投票合约系统的完备性与安全性.

关键词：时间自动机区块链智能合约安全实时模型检测形式化验证

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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

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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智能合约漏洞检测与修复研究综述

计算机科学与探索 2024年

作者：刘哲旭李雷孝刘东江杜金泽林浩史建平内蒙古工业大学数据科学与应用学院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鄂尔多斯市市民卡建设有限公司

智能合约是区块链的关键技术之一，它不依赖第三方权威机构，能够直接为用户双方提供可信的定制化服务，是区块链2.0的重要标志。随着智能合约应用范围的不断扩大，保障其安全可靠运行成为区块链安全领域的迫切问题。提出智能合约漏洞... 详细信息

智能合约是区块链的关键技术之一，它不依赖第三方权威机构，能够直接为用户双方提供可信的定制化服务，是区块链2.0的重要标志。随着智能合约应用范围的不断扩大，保障其安全可靠运行成为区块链安全领域的迫切问题。提出智能合约漏洞检测与修复研究框架，分别从漏洞数据集、机器学习方法、漏洞修复技术和补丁部署策略这4个方面分析总结现有智能合约漏洞检测与修复研究进展。首先，对基于机器学习的智能合约漏洞检测方法进行研究，对比总结了8种智能合约漏洞类型、15个开源数据集现状以及传统机器学习方法、深度学习方法和大模型方法等现有模型方法优缺点，并提出使用符号执行、模糊测试、污点分析、形式化验证和集成框架5类漏洞检测工具与置信学习相结合的智能合约高质量数据集制作思路；其次，分类介绍了自动化修复技术和机器学习修复技术和以太坊增强技术3类智能合约漏洞修复方案，全面比较了不同方案的优缺点，并总结了未来可以用于智能合约漏洞修复领域的相关技术；最后，分析与展望了智能合约安全现存问题和未来研究方向。

关键词：区块链智能合约安全漏洞检测漏洞修复机器学习

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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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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

基于字节码的智能合约漏洞检测及修复技术研究

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基于字节码的智能合约漏洞检测及修复技术研究

作者：邱志豪哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

近年来,区块链技术受到了全球学术界和工业界的广泛关注。区块链具有去中心化、匿名性、难以篡改等特点。比特币作为区块链技术应用的先驱代表,在数字货币应用、支付和货币流通等方面,发挥着重要的作用。以太坊对于智能合约的引入,使得... 详细信息

近年来,区块链技术受到了全球学术界和工业界的广泛关注。区块链具有去中心化、匿名性、难以篡改等特点。比特币作为区块链技术应用的先驱代表,在数字货币应用、支付和货币流通等方面,发挥着重要的作用。以太坊对于智能合约的引入,使得区块链从单一虚拟币体系转变成为了合约体系,拓宽了区块链的应用范围,让区块链不再仅仅局限于支付领域,更是在医疗保健、金融、物联网等领域的应用价值得到了极大地提高。伴随着智能合约数量的飞速增长以及商业价值的高速提升,智能合约面临的安全问题日趋严重。合约一经部署便无法修改的特点更是为其安全问题的解决提出了挑战。目前解决智能合约安全问题的研究主要集中在合约部署前的漏洞检测,现有的方案都或多或少存在着诸如漏报误报率高、耗时长、无法定位漏洞位置等问题,且这些解决方案最大的局限在于只能在合约上链前进行检测,对于已经上链的漏洞合约无法进行有效处理。且仅仅识别出漏洞仍然不够,更重要的是在检测出漏洞后能及时进行修复。为了弥补现有检测工具存在的缺陷,本文提出了基于运行时信息进行漏洞检测的方法。基于运行时信息的检测方法能够为合约运行时的动态保护提供基础,且基于运行时信息的检测过程更容易获取合约执行时的上下文信息,为后续的合约字节码修补环节提供必要的上下文信息。本文在go-ethereum的基础上进行了扩展,添加了信息收集模块和漏洞检测模块,信息收集模块用于收集EVM执行时产生的运行时信息,并通过映射的方式将这些信息按需发送给检测模块中相对应的检测方法,共实现了重入漏洞、时间戳依赖和整数溢出三种漏洞的检测。为了在检测出漏洞后及时进行补救,本文提出了字节码自动修补的方法。在检测模块生成的错误报告和输出的上下文信息基础上能够在合约字节码级别上针对重入漏洞和整数溢出漏洞自动进行修补,且在整数修补过程中,通过整数类型信息的分析,能有效应对非uint256数据产生的溢出。对于运行时检测方法,本文基于以太坊真实交易数据上进行了实验证明了方法的有效性,通过本地与同类工具的对比实验证明了在同类漏洞上本文的方法具有更高的检测率以及更低的误报率。对于合约字节码自动修补方案,本文与同类工具在真实漏洞合约和漏洞交易上的修补结果进行了对比实验,实验结果表明本文提出的方案在两种漏洞修复的有效性、正确性上整体上更具优势。

关键词：区块链智能合约安全运行时漏洞检测字节码修补

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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