Полное руководство для начинающих по аудиту смарт-контрактов

Смарт-контракты являются основой многих современных блокчейн-приложений. Они обеспечивают всё: от безопасных транзакций до децентрализованных приложений. Но вот в чём загвоздка: даже одна небольшая ошибка может привести к крупным убыткам. В 2023 году из-за уязвимостей в смарт-контрактах было потеряно почти 2 миллиарда долларов!

Для всех, кто занимается криптовалютой или блокчейном, знание того, как проводить аудит смарт-контрактов (или, по крайней мере, почему это так важно), становится необходимым.

Смарт-контракты гарантируют безопасность, надёжность и неуязвимость блокчейна или криптокода для атак. Хотя это звучит технически сложно, вам не нужно быть разработчиком, чтобы понять основы этого процесса. В этом руководстве мы подробно рассмотрим, что такое аудит смарт-контрактов, зачем он нужен и как его проводить.

Как однажды сказал известный исследователь в области безопасности и хакер Брюс Шнайер : «Безопасность — это процесс, а не продукт». В случае со смарт-контрактами процесс их обеспечения безопасности может как способствовать успеху, так и привести к провалу проекта.

Ключ на вынос

• Аудит смарт-контрактов очень важен, поскольку он защищает активы и предотвращает уязвимости, которые могут привести к крупным потерям.

• Эффективные аудиты включают как автоматизированное, так и ручное тестирование для выявления потенциальных проблем в коде.

• Опытные аудиторы и авторитетные фирмы обладают опытом, который укрепляет безопасность и надежность контракта.

• По мере развития блокчейна непрерывные аудиты и обновления играют ключевую роль в поддержании безопасности и надежности смарт-контрактов.

« В 2022 году из проектов, использующих блокчейн, было украдено более 3.8 миллиардов долларов , причем значительная часть этой суммы приходится на уязвимости в смарт-контрактах».

Что такое аудит смарт-контрактов?

Источник: PixelPlex

Аудит смарт-контракта — это тщательная проверка кода смарт-контракта для выявления потенциальных уязвимостей, неэффективности или недостатков. Это важный шаг, который предпринимают разработчики или участники проектов, чтобы убедиться, что код работает ожидаемым образом и защищён от атак.

Смарт -контракт, по сути, функционирует как самоисполняющееся цифровое соглашение. Условия закодированы и автоматически исполняются. Это означает, что вероятность ошибок минимальна.

В ходе аудита эксперты по безопасности или специализированные команды проверяют код построчно. Они используют как автоматизированные инструменты, так и ручную проверку. Аудит помогает выявить ошибки или уязвимости, которые могут привести к потере активов или сбою в работе контракта.

Без этого эти уязвимости могут стать точками входа для хакеров или вызвать сбои, нарушающие работу всей системы.

Почему важен аудит безопасности смарт-контрактов?

Аудит смарт-контрактов — это больше, чем просто техническая проверка. Он критически важен для доверия и безопасности блокчейна. Вот почему:

Предотвращение финансовых потерь

Поскольку смарт-контракты часто содержат миллионы, а то и миллиарды цифровых активов, любая уязвимость в системе безопасности может привести к катастрофическим финансовым потерям. Например, только в 2023 году уязвимости в смарт-контрактах привели к убыткам почти в 2 миллиарда долларов. Аудит крайне важен для защиты этих средств.

Повышение доверия и уверенности

Проекты, проходящие регулярные и авторитетные аудиты, демонстрируют приверженность безопасности. Инвесторы, пользователи и партнёры с большей вероятностью будут сотрудничать с проектами, которые предпринимают этот шаг. Это снижает риск взломов и повышает надёжность системы.

Поддержание целостности кода

Даже лучшие разработчики могут совершать ошибки. Аудиты позволяют взглянуть свежим взглядом на любые ошибки, которые могли быть упущены в процессе разработки. Они помогают убедиться, что код не только функционален, но и эффективен, а также оптимизирован для блокчейна.

Снижение правовых и нормативно-правовых рисков

По мере развития нормативных актов в сфере блокчейна все больше юрисдикций требуют от проектов соблюдения стандартов безопасности. Комплексный аудит демонстрирует соответствие требованиям и помогает проектам избежать потенциальных юридических последствий.

Обеспечение долгосрочной жизнеспособности

Надёжный и оптимизированный контракт критически важен для долгосрочного существования проекта. Благодаря надёжной кодовой базе проекты лучше подготовлены к адаптации, масштабированию и росту в постоянно меняющейся отрасли.

Подготовка к аудиту смарт-контракта

Источник: PixelPlex

Аудит может быть сложным процессом, особенно для сложных контрактов. Тщательная подготовка перед началом поможет оптимизировать процесс, улучшить результаты аудита и минимизировать риски. Вот как подготовиться:

Подготовка функциональных требований

Перед началом аудита чётко определите функциональные требования к смарт-контракту. Это включает в себя описание того, что должен делать контракт, как должна вести себя каждая функция и какие конкретные правила он должен соблюдать.

Функциональные требования служат своего рода планом контракта. Они помогают аудиторам определить предполагаемое поведение кода. Чёткий список функций и ожидаемых результатов облегчает аудиторам выявление отклонений или недостатков.

Подготовить техническое описание

Техническое описание — это своего рода «руководство пользователя» для вашего смарт-контракта. Но оно предназначено для разработчиков и аудиторов. Оно объясняет логику, последовательность действий и проектные решения, принятые в ходе разработки. Это описание должно включать обзор архитектуры, потока данных и логику функций.

Обзор архитектуры — это общее описание структуры контракта. Он должен включать все зависимости и внешние взаимодействия. Поток данных описывает перемещение данных внутри контракта. Он подробно описывает, где хранятся данные, как к ним осуществляется доступ и как они изменяются. Логика функций — это описание ключевых функций, их входных данных и ожидаемых выходных данных.

Настройка среды разработки

Для проведения эффективного аудита вам понадобится хорошо подготовленная среда разработки, максимально соответствующая производственным настройкам.

Во-первых, убедитесь, что контракт развернут в тестовой сети, которая соответствует настройкам основной сети. Затем подтвердите, что библиотеки, фреймворки или внешние интеграции полностью установлены и настроены.

Такие инструменты, как Truffle , Hardhat или Remix, могут упростить тестирование и проверку кода. Убедитесь, что эти инструменты правильно настроены, чтобы аудиторы могли проверять контракт в режиме реального времени.

Подготовка модульных тестов

Модульные тесты необходимы для подтверждения того, что каждая часть контракта работает должным образом. Перед аудитом обязательно включите тесты для каждой функции и сценария, особенно в крайних случаях. Проверьте, как контракт работает в нормальных и стрессовых условиях.

Кроме того, стремитесь к высокому уровню тестового покрытия, что означает, что тестируется большая часть кода. Использование таких инструментов, как Mocha , Chai или Jest , может помочь оптимизировать тестирование. Это упрощает обнаружение ошибок и выявление областей для улучшения.

Стиль кода и лучшие практики

Поддержание единого стиля кода и следование лучшим практикам — это не только обеспечение аккуратного внешнего вида кода. Это также улучшает читаемость и снижает риск появления ошибок.

Имена переменных и функций должны быть понятными и отражать их назначение в рамках контракта. Кроме того, каждая функция должна выполнять одну задачу. Сложные функции сложнее проверять, и они повышают риск ошибок. 

Хотя комментарии могут быть полезны, излишние или избыточные комментарии могут загромождать код. Используйте комментарии только там, где они добавляют ясности. Наконец, крайне важно минимизировать затраты на газ в блокчейнах. Используйте эффективные структуры данных, сокращайте количество операций хранения и максимально упрощайте логику функций.

«Злоумышленник воспользовался уязвимостью повторного входа, чтобы украсть около 1,300 ETH (1.43 млн долларов США) с платформы денежного рынка NFT под названием Omni».

Как провести аудит смарт-контракта

Источник: Medium

Аудит смарт-контрактов — это структурированный и тщательный процесс, гарантирующий безопасность, оптимизацию и отсутствие ошибок в коде. Он включает в себя сбор документации, настройку, тестирование, аудит, анализ, верификацию и публикацию.

Шаг 1: Соберите документацию

Прежде чем приступить к написанию кода, соберите всю необходимую документацию по смарт-контракту. В документации описывается назначение контракта, его функции и ожидаемое поведение. Это поможет в процессе аудита.

Сбор моделей проектирования кода

Начните со сбора моделей и диаграмм, иллюстрирующих структуру кода. Эти модели, такие как блок-схемы или архитектурные схемы, помогают визуализировать структуру и взаимодействие функций контракта.

Они дают представление о логической схеме, зависимостях и потенциальных точках риска. Это облегчает выявление недостатков или неэффективности проекта на ранних этапах аудита.

Шаг 2: Предварительный аудит и настройка

Перед началом основного аудита создайте подходящую тестовую среду и ознакомьтесь с инструментами разработки, необходимыми для работы со смарт-контрактом. На этом этапе подготовки к аудиту:

• Обеспечить готовность тестовой среды: Настройте инструменты разработки и убедитесь, что они соответствуют среде развертывания в реальном времени.
• Установить необходимые зависимости: Должны быть реализованы все библиотеки, фреймворки и протоколы, с которыми взаимодействует контракт.
• Обзор функциональных требований и дизайна кода: Ознакомьтесь с ожидаемыми функциональными возможностями, чтобы понимать, для чего предназначен каждый компонент кода.

Шаг 3: Автоматизированное тестирование

Автоматизированное тестирование использует специализированные инструменты для сканирования кода на наличие уязвимостей, несоответствий и распространённых ошибок. Вот как автоматизированное тестирование помогает аудиту:

• Выявление несложных проблем: Автоматизированные инструменты, такие как Mythril, Slither и Echidna, могут быстро выявлять основные уязвимости, такие как проблемы повторного входа, переполнения целочисленных значений и неинициализированные переменные.
• Экономия времени: Автоматизированное тестирование эффективно охватывает широкий спектр потенциальных проблем, снижая нагрузку на ручной аудит.
• Предоставление обзора рисков: Эти инструменты часто создают предварительный отчет, в котором проблемы классифицируются по степени серьезности, давая аудиторам представление о том, на чем сосредоточить свои усилия во время ручных проверок.

Шаг 4: Ручной аудит

Ручной аудит — это основа процесса аудита. Он включает в себя ручной просмотр кода и тщательную проверку каждой функции и строки кода на наличие уязвимостей, неэффективности и логических ошибок.

Классификация ошибок кода

Одна из первых задач ручного аудита — классификация выявленных проблем кода. Распространенные классификации включают:

• Критические уязвимости: Ошибки, которые могут привести к значительной потере активов или поставить под угрозу целостность контракта.
• Проблемы высокой степени серьезности: Проблемы, которые могут привести к непреднамеренному поведению или финансовым потерям, но менее критичны, чем катастрофические уязвимости.
• Проблемы средней и низкой степени серьезности: Незначительные проблемы или неэффективность, которые не представляют непосредственной угрозы, но могут повлиять на производительность или удобство использования. 

Трудность эксплуатации

Для каждой обнаруженной уязвимости или проблемы оцените уровень сложности, необходимый злоумышленнику для её использования. Примите во внимание такие факторы, как:

• Легкость доступа: Насколько легко злоумышленник может воспользоваться уязвимостью?
• Требуются технические навыки: Требуются ли для использования уязвимости специальные знания или инструменты?
• Потенциальное воздействие: Если эксплуатировать, каков будет масштаб ущерба?

Шаг 5: Построчный обзор

Построчная проверка кода расширяет ручной аудит, гарантируя, что каждая часть кода работает ожидаемым образом. Эта тщательная проверка проверяет соблюдение логики. Каждая строка должна соответствовать функциональным требованиям и не отклоняться от ожидаемого результата.

Ищите потенциальные ошибки, неопределённое поведение или избыточность кода. Убедитесь, что код читаем, хорошо документирован и соответствует лучшим практикам. Это облегчит поддержку и понимание кода будущим разработчикам.

Шаг 6: Анализ и проверка

После выявления уязвимостей необходимо проанализировать и проверить каждую проблему, чтобы определить, является ли она реальной уязвимостью или ложным срабатыванием. На этом этапе:

• Перепроверьте критические проблемы: Перепроверьте все серьезные уязвимости, чтобы убедиться, что они действительно могут быть использованы, а не являются пограничными случаями, которые не представляют реальных рисков.
• Тестирование стратегий смягчения последствий: Предложите потенциальные исправления и протестируйте их, чтобы увидеть, устраняют ли они уязвимость, не создавая новых проблем.
• Подтверждение контрактного поведения: Убедитесь, что все функции работают так, как задумано, в обычных и экстремальных сценариях.

Шаг 7: Составление первоначального отчета

После завершения аудита составьте предварительный отчёт, обобщающий результаты. Этот отчёт должен включать полный список уязвимостей, упорядоченный по уровню серьёзности и сложности эксплуатации. Для каждой проблемы предоставьте чёткое описание проблемы, её последствий и способов её эксплуатации.

Предложите рекомендации по устранению каждой уязвимости, включая фрагменты кода или предложения по рефакторингу, где это применимо. Затем кратко опишите общие сильные и слабые стороны, обнаруженные в коде контракта.

Шаг 8: Опубликуйте итоговый отчет аудита

После того, как команда разработчиков внесет исправления, проведите повторный аудит, чтобы убедиться, что все проблемы решены. После этого следует опубликовать итоговый отчёт по аудиту. Этот отчёт обычно включает в себя:

• Резюме выводов: Краткий обзор результатов аудита, включая общее заявление о статусе безопасности контракта.
• Решенные вопросы: Список уязвимостей из первоначального отчета, помеченный как устраненный или не устраненный.
• Оставшиеся риски: Если определенные проблемы не устранены полностью, укажите их вместе с объяснением, почему они могут не представлять значительной угрозы.
• Комментарий к обзору кода: Любые дополнительные наблюдения или рекомендации по текущему поддержанию безопасности.

« На долю Ethereum приходится 80% всех средств, заблокированных в DeFi, что делает его наиболее уязвимой платформой для атак с использованием смарт-контрактов».

Распространенные уязвимости смарт-контрактов

Предотвращение распространённых уязвимостей в смарт-контрактах крайне важно для создания безопасных блокчейн-приложений. Ниже представлен обзор распространённых уязвимостей и того, как они могут повлиять на безопасность и надёжность контракта.

Проблемы повторного входа

Атака с повторным входом происходит, когда вредоносный контракт многократно вызывает уязвимую функцию до завершения первоначального вызова функции. Эта эксплойт может привести к утечке средств из контракта, нарушив его обычный поток.

Известным примером является взлом DAO в 2016 году , когда злоумышленники неоднократно вызывали функцию вывода средств до того, как контракт обновил свой баланс. В результате были украдены миллионы.

Чтобы предотвратить это , можно использовать шаблон «проверки-эффекты-взаимодействия», где контракт сначала обновляет свое состояние (проверки и эффекты), прежде чем вызывать внешние функции (взаимодействия). Кроме того, следует рассмотреть возможность использования защитных механизмов от повторного вызова. Это предотвращает повторный вызов функции до завершения ее первого выполнения.

Целочисленное переполнение и потеря значимости

Целочисленное переполнение и потеря значимости происходят, когда математическая операция превышает лимит памяти, доступный переменной. Например, если функция пытается вычесть 1 из 0, переменная может достичь максимально возможного целого значения, что приводит к непредсказуемому поведению и рискам безопасности.

Одним из способов предотвращения переполнения и потери значимости целочисленных значений является библиотека SafeMath в Solidity. Она доступна в последних версиях Solidity. Эта библиотека обеспечивает безопасное выполнение математических операций, отменяя транзакцию в случае переполнения или потери значимости.

Зависимость от временной метки

Смарт-контракты, принимающие критически важные решения на основе временных меток блоков, могут быть уязвимы для манипуляций. Майнеры могут слегка корректировать временную метку блока в пределах диапазона, что потенциально может изменить поведение контракта, если оно зависит от определённых временных условий.

Чтобы избежать этого, избегайте использования временных меток для принятия критически важных решений, особенно в играх, лотереях и любых контрактах, требующих случайности. Вместо этого полагайтесь на другие точки данных или внешние оракулы для более безопасного формирования временной логики.

Передовые возможности

Атака «фронтраннинг» (frontrunning) — это атака, при которой злоумышленник наблюдает за ожидающей транзакцией в пуле мемов и отправляет аналогичную транзакцию с более высокой комиссией за газ, что позволяет ей быть выполненной первой. Эта тактика широко используется в DeFi и торговых приложениях для манипулирования транзакциями в своих интересах.

Чтобы противостоять этому, используйте такие методы, как фиксация и раскрытие значений, вместо прямой отправки транзакций с конфиденциальными данными. Например, отправка хэша и последующее раскрытие исходного значения может помочь не допустить получения преимущества лидерами.

Воспроизвести атаку

Атака с повторным воспроизведением происходит, когда транзакция злонамеренно дублируется в другой сети. Если контракт не проверяет должным образом, в какой сети он работает, злоумышленники могут дублировать транзакции между сетями для хищения средств.

Реализуйте проверки идентификатора цепочки в логике контракта для подтверждения идентичности сети, гарантируя, что транзакции действительны только в предполагаемой сети.

Уязвимость случайных чисел

Генерация случайных чисел в блокчейне представляет собой сложную задачу, поскольку она основана на детерминированных процессах. Если контракт зависит от случайных значений, например, в лотереях или игровых приложениях, небезопасный генератор случайных чисел может привести к предсказуемым результатам и злоупотреблению.

Избегайте использования блочных переменных, таких как `block.number` или `block.timestamp`, для генерации случайных чисел. Вместо этого рассмотрите возможность использования внешних оракулов, таких как проверяемая случайная функция (VRF) Chainlink, которая предоставляет доказуемо случайные значения в блокчейне.

Ошибки видимости функций

Видимость функций (публичная, внешняя, внутренняя или закрытая) определяет, кто может получить доступ к определённым функциям в контракте. Ошибки видимости возникают, когда функции, которые должны быть ограничены, остаются открытыми для публичного доступа, что позволяет неавторизованным пользователям взаимодействовать с конфиденциальными функциями.

Явное определение видимости функций и ограничение доступа к критически важным функциям с помощью шаблонов управления доступом, таких как `onlyOwner` или `onlyAdmin`, может помочь предотвратить ошибки видимости функций. Регулярно проверяйте функции контракта, чтобы убедиться, что доступ имеют только те пользователи, которым это необходимо.

Риски централизации

Риски централизации в смарт-контрактах возникают, когда один субъект или держатель ключа имеет слишком большой контроль над контрактом. Если владелец контракта может переопределить критически важные функции или приостановить его выполнение, такая централизация сводит на нет саму суть децентрализации. Это может привести к потенциальным злоупотреблениям.

Один из способов избежать этого — ограничить привилегированные роли в контракте и внедрить требования мультиподписи для критически важных функций. Максимально децентрализуйте контроль, чтобы избежать зависимости от одной стороны и обеспечить прозрачное управление.

Неспособность различать людей и контракты

В смарт-контрактах иногда необходимо различать учётные записи пользователей (внешние учётные записи) и смарт-контракты (учётные записи контрактов). Несоблюдение этого требования может привести к ситуациям, когда контракты будут вызывать определённые функции, предназначенные только для пользователей-людей. Это потенциально может привести к эксплойтам.

Чтобы предотвратить это, используйте проверки типа `msg.sender == tx.origin`, чтобы убедиться, что вызовы поступают от EOA, а не от контракта. Однако помните, что `tx.origin` имеет свои ограничения и риски, и не следует полагаться на него как на единственную меру безопасности.

Разблокированная версия компилятора

Если оставить версию компилятора Solidity в смарт-контракте разблокированной, контракт можно будет скомпилировать с помощью разных версий компилятора. Это может привести к проблемам совместимости или сделать его уязвимым к известным ошибкам в более новых или старых версиях компилятора.

Чтобы обеспечить единообразное поведение при всех развёртываниях, можно указать в коде контракта конкретную стабильную версию Solidity. Это помогает защититься от непреднамеренных проблем, которые могут возникнуть при обновлении или понижении версии компилятора.

Орфографические ошибки

Хотя это может показаться мелочью, орфографические ошибки в смарт-контрактах могут привести к серьёзным проблемам. Простая опечатка в именах переменных или вызовах функций может изменить функциональность контракта, вызвать неожиданное поведение или даже заблокировать средства, если критические функции написаны неправильно.

Всегда дважды проверяйте код и используйте описательные, содержательные имена переменных. Рецензирование и автоматизированные инструменты линтинга также могут выявить орфографические ошибки перед внедрением.

«В марте 2023 года хакеры заработали почти 120 миллионов долларов, эксплуатируя уязвимости протокола DeFi».

Заключение

Аудит смарт-контрактов — это не просто техническая проверка; это критически важная мера безопасности в сфере блокчейна. В условиях растущего числа активов, управляемых кодом, тщательный аудит гарантирует безопасность, надёжность и устойчивость контрактов к потенциальным уязвимостям.

Аудит смарт-контрактов защищает как проекты, так и их пользователей. По мере развития технологии блокчейн приоритет безопасности посредством тщательного аудита будет иметь решающее значение для укрепления доверия и долговечности децентрализованных систем.

Часто задаваемые вопросы