編者按：本文來自阿爾法公社（ID：alphastartups），作者：阿爾法公社，星球日報經(jīng)授權(quán)發(fā)布。

一、導語

2018年8月6日，騰訊安全發(fā)布《2018上半年區(qū)塊鏈安全報告》，報告顯示，目前在全球范圍內(nèi)，已出現(xiàn)了1600余種加密數(shù)字貨幣，2018年上半年，區(qū)塊鏈領域因安全問題損失超27億美元，而且因區(qū)塊鏈安全事件損失的金額還在不斷攀升。從IOTA“郵件門事件”、USDT“假充值漏洞”、EOS“彩虹攻擊”，到BEC與SMT“整數(shù)溢出攻擊漏洞”、BTG“51%算力攻擊”等等，這一系列的事件引發(fā)了大家的廣泛關注與思考。

區(qū)塊鏈安全威脅主要有哪些？為什么智能合約的安全問題如此重要，會引起這么多人關注？智能合約的安全類型有多少種？現(xiàn)在主流的安全監(jiān)測方法有哪些？最有效的方法又是什么？大家如何能獲得安全無漏洞的智能合約代碼？

針對這一系列問題，阿爾法公社對安比實驗室（SECBIT）創(chuàng)始人郭宇進行了采訪，為大家系統(tǒng)介紹區(qū)塊鏈行業(yè)安全問題及主流解決方案。

二、區(qū)塊鏈安全六大類型

從安全角度來看，區(qū)塊鏈技術(shù)可分為五層，相應安全問題則為六大類。

區(qū)塊鏈2.0版本技術(shù)架構(gòu)

第一層，密碼學。密碼學是區(qū)塊鏈最底層的支撐技術(shù)，包含了哈希算法、數(shù)字簽名、隨機數(shù)等，如果這些密碼學技術(shù)存在問題或者漏洞，那么基于此的整個區(qū)塊鏈構(gòu)建的信任將會坍塌。

雖然目前密碼學技術(shù)已經(jīng)頗為成熟，存在巨大漏洞的可能性比較小，但是仍然不排除一些項目存在問題。2017年7月15日，具有“物聯(lián)網(wǎng)世界第一幣”之稱IOTA收到了麻省理工學院附屬的學術(shù)研究組DCI的郵件，提醒IOTA團隊，IOTA的哈希算法Curl-P存在弱點，DCI可以對該系統(tǒng)進行成功的攻擊,竊取用戶資金。雖然IOTA隨后對DCI的郵件進行了質(zhì)疑和反駁，到目前為止，也沒有用戶因為此漏洞而發(fā)生資金被盜的情況，但這一事件引起了大家對IOTA和其他項目在密碼學技術(shù)安全上的關注。

第二層，用戶私鑰的生成、使用與保護。用戶參與區(qū)塊鏈的憑證是一對公私鑰，每個人通過區(qū)塊鏈產(chǎn)生交互行為的前提就是他擁有安全的私鑰、并且能保管好自己的私鑰，因此私鑰的生成、試用與保護問題就非常重要。

今年7月，EOS就因私鑰生成工具存在安全隱患，創(chuàng)建的私鑰被黑客發(fā)現(xiàn)漏洞，并實施“彩虹”攻擊，導致賬戶數(shù)字資產(chǎn)被盜，造成上千萬數(shù)字資產(chǎn)損失。

第三層，節(jié)點系統(tǒng)安全漏洞。這一問題歸屬于傳統(tǒng)安全范疇，比如區(qū)塊鏈節(jié)點不能存在緩沖區(qū)溢出等傳統(tǒng)的安全漏洞。另外區(qū)塊鏈節(jié)點的實現(xiàn)要能忠實地正確實現(xiàn)區(qū)塊鏈的共識協(xié)議；節(jié)點不能暴露不該暴露的API接口，導致黑客可以無障礙的獲取一些節(jié)點關鍵信息。無論是以太坊還是EOS都曾經(jīng)被爆出過比較嚴重的安全漏洞。這一部分安全也是至關重要的。

第四層，底層共識協(xié)議。目前市場上主流的區(qū)塊鏈共識協(xié)議有以下幾種，POW、POS、DPOS、PBFT。底層共識協(xié)議決定了區(qū)塊鏈整個架構(gòu)是否可信，能不能真正做到形成一個具有共識的區(qū)塊鏈。現(xiàn)在真正被證明安全的共識協(xié)議并不多，因為共識協(xié)議本身無論從理論、還是從技術(shù)實現(xiàn)上都不簡單。而經(jīng)過長時間驗證的共識協(xié)議是比較安全的，比如像比特幣的POW。 共識協(xié)議有一個不可能實現(xiàn)的三角關系：安全、去中心化和效率，這三者只能同時實現(xiàn)兩樣。如果追求效率，要么犧牲去中心化，要么犧牲安全。

一個區(qū)塊鏈系統(tǒng)的共識協(xié)議是不是安全這個問題至關重要。

理論上，基于底層共識協(xié)議創(chuàng)建的所有數(shù)字貨幣都是存在51%算力攻擊風險。今年上半年，就有至少4種數(shù)字貨幣分別受到了51%算力攻擊，分別是Monacoin 、Bitcoin Gold、Verge和Electroneum，給用戶造成數(shù)千萬美元損失。

美劇《硅谷》中“51%算力攻擊”

第五層，智能合約。智能合約是一套以數(shù)字形式定義的承諾(promises)，包括合約參與方可以在上面執(zhí)行這些承諾的協(xié)議。任何參與方都能在應用層創(chuàng)建合約，也就是所謂的DAPP（去中心化應用）。這也是目前出現(xiàn)安全問題最多的地方。

智能合約安全隱患包含了三個方面：第一，有沒有漏洞。合約代碼中是否有常見的安全漏洞。第二，是否可信。沒有漏洞的智能合約，未必就安全，合約要保證公平可信。 第三，符合一定規(guī)范和流程。由于合約的創(chuàng)建要求以數(shù)字形式來進行定義承諾，所以如果合約的創(chuàng)建過程不夠規(guī)范，就容易留下巨大的隱患。

目前市場上很多智能合約均存在安全漏洞問題，比如，6月3日，安比實驗室（SECBIT）發(fā)現(xiàn)Ethereum上出現(xiàn)81個合約帶有相同錯誤，ERC20 Token合約中的transferFrom函數(shù)存在巨大隱患，一旦部署后出現(xiàn)問題，將造成不可挽回的損失；6月6日，安比實驗室（SECBIT）發(fā)現(xiàn)ERC20代幣合約FXE由于業(yè)務邏輯實現(xiàn)漏洞，任何人都可以隨意轉(zhuǎn)出他人賬戶中的Token，Token隨時面臨徹底歸零風險。

作為區(qū)塊鏈行業(yè)從業(yè)者、智能合約使用者或是加密貨幣擁有者，應該學習相應的密碼學和智能合約編程知識，切不可隨意復制使用涉及資金安全的合約和公私鑰等的代碼。如果惡意攻擊者，將帶有嚴重漏洞的代碼公開在網(wǎng)絡上進行傳播，誘導技術(shù)開發(fā)能力欠缺的組織使用，將會給使用者造成毀滅性打擊和不可挽回的損失。

第六層，激勵機制設計。智能合約要完成協(xié)作，通常是要設計相應的經(jīng)濟激勵機制。經(jīng)濟激勵是區(qū)塊鏈技術(shù)里面非常有突破性的一個概念。一個真正健康有活力的區(qū)塊鏈生態(tài)，需要一個很好的激勵機制。但是經(jīng)濟激勵設計得不夠安全，可能生態(tài)就無法建設起來，比如典型的類龐氏游戲，這一點大家要警惕。

三、智能合約三大問題

前面介紹的六層區(qū)塊鏈安全問題，都是依托相應的技術(shù)層級來劃分的，越底層的技術(shù)越穩(wěn)定，比如密碼學從一開始選定之后，就不會輕易改動。

智能合約由于比較靈活，任何人都可以創(chuàng)建，所以相對容易出安全問題。

任何用戶都能創(chuàng)建一個有共識基礎的合約，就好像是每個老百姓都可以基于某部法律寫一份合同，這個法律是一種共識機制（平臺），這個合同也是有內(nèi)在的約束條款，使用DAPP就像簽訂合同，所有行為都要按照這個合同條款執(zhí)行。因此，智能合約的安全隱患，直接關系到用戶的財產(chǎn)損失。

到目前為止，安比實驗室（SECBIT）發(fā)現(xiàn)了市場上智能合約的三大問題：

第一，以整數(shù)溢出為代表的安全漏洞。安全漏洞通常是被寫代碼的人不小心引入的，它可能引起合約某些功能部件失效，最嚴重的情況，可能導致黑客攻擊、用戶丟幣、甚至黑客憑空造出來很多的幣。比如BEC、SMT、EDU，曾經(jīng)就因整數(shù)溢出安全漏洞，被黑客攻擊從而導致幣值歸零。

第二，智能合約權(quán)限控制。一般智能合約里會設置一個管理員，管理員一般擁有超級權(quán)限，這類合約的安全隱患比較大，因為一旦管理員的私鑰被盜用，很容易造成巨大損失。據(jù)安比實驗室（SECBIT）不完全統(tǒng)計，排名前570名的Token合約中，有342個合約存在只有管理員能調(diào)用的功能（Only Owner），不少合約更存在管理員任意鑄幣、燒幣、凍結(jié)賬戶、關停轉(zhuǎn)賬等過高權(quán)限 。

今年7月10日，加密貨幣交易平臺Bancor稱遭到攻擊，丟失了當時折算法幣金額為1250萬美金的以太坊、1000萬美金的Bancor 代幣和100萬美金的Pundix代幣。經(jīng)過我們分析發(fā)現(xiàn)，這次Bancor平臺被盜事件就是與BancorConverter合約有關，攻擊者（黑客/內(nèi)鬼）通過獲取了管理員賬戶的私鑰，借用管理員身份盜走用戶的Token，給用戶造成巨大損失。

第三，規(guī)范性問題。現(xiàn)在很多智能合約的實現(xiàn)并沒有統(tǒng)一的規(guī)范。智能合約是以交互的方式多人協(xié)作，如果合約不規(guī)范，容易導致不同人對合約的行為產(chǎn)生誤解，從而出現(xiàn)大量的安全問題。

比如，今年陸續(xù)爆出的“假充值”事件，包括以太坊代幣、USDT等，根據(jù)一家機構(gòu)進行的不完全統(tǒng)計顯示，市場上的單代幣合約有3619 份存在“假充值”漏洞風險，其中不乏知名代幣。

正常情況下，充值過程中轉(zhuǎn)賬不成功，賬戶將無法充值，賬戶余額仍然是0。但如果合約存在“假充值”漏洞，在轉(zhuǎn)賬不成功的時候，系統(tǒng)并不會顯示充值失?。ㄖ担?，交易所就會誤判結(jié)果為充值成功。如果有黑客發(fā)現(xiàn)這一漏洞，就會一直進行“假”充值，之后再把這筆錢提出，給交易所帶來直接損失。

四、形式化驗證的重要性

目前，市場上針對智能合約安全問題的檢驗方式主要有三種，第一是測試，第二是審計，第三是形式化驗證。測試需要程序自動跑，通過各種可能性的輸入，檢測是否存在整數(shù)溢出漏洞等問題。但這個測試通常不可能百分之百覆蓋，一定會有遺漏存在。審計就是靠專家的專業(yè)知識去審核，但再專業(yè)的專家也可能會有疏漏。前兩種傳統(tǒng)的方式，并不能保證合約中沒有漏洞，但形式化驗證能做到這一點。

形式化驗證可以解決三類問題，第一類是安全無漏洞：通過數(shù)學推