編寫智能合約的時(shí)候應(yīng)該遵循什么模式

本次教程主要展示在編寫智能合約時(shí)通常應(yīng)遵循的安全模式。

方案建議

以下建議適用于以太坊上任何智能合約系統(tǒng)的開發(fā)。

外部調(diào)用

使用外部調(diào)用時(shí)需要格外注意

調(diào)用不受信任的智能合約可能會(huì)帶來一些意外的風(fēng)險(xiǎn)或Bug。外部調(diào)用可能在該合約或它依賴的任何其他合約中執(zhí)行惡意代碼。因此，每個(gè)外部調(diào)用都應(yīng)視為潛在的安全風(fēng)險(xiǎn)。 如果無法或不希望刪除外部調(diào)用，請(qǐng)使用本節(jié)教程的建議將危險(xiǎn)降至最低。

標(biāo)記不受信任的合約

當(dāng)與外部合約進(jìn)行交互時(shí)，請(qǐng)以清楚表明與它們進(jìn)行交互不安全的方式命名變量，方法和合約接口，適用于您自己的調(diào)用外部合約的函數(shù)。

// bad

Bank.withdraw（100）; // Unclear whether trusted or untrusted

function makeWithdrawal（uint amount） { // Isn‘t clear that this funcTIon is potenTIally unsafe

Bank.withdraw（amount）;

}

// good

UntrustedBank.withdraw（100）; // untrusted external call

TrustedBank.withdraw（100）; // external but trusted bank contract maintained by XYZ Corp

funcTIon makeUntrustedWithdrawal（uint amount） {

UntrustedBank.withdraw（amount）;

}

避免外部調(diào)用后的狀態(tài)更改

無論使用原始調(diào)用（形式為someAddress.call（））還是合約調(diào)用（形式為ExternalContract.someMethod（）），都可能存在執(zhí)行惡意代碼的風(fēng)險(xiǎn)。 即使ExternalContract不是惡意的，惡意代碼也可以通過其調(diào)用的任何合約執(zhí)行。

一種特別的危險(xiǎn)是惡意代碼可能會(huì)劫持控制流，從而導(dǎo)致由于可重入而產(chǎn)生的漏洞。

如果要調(diào)用不受信任的外部合約，請(qǐng)避免在調(diào)用后更改狀態(tài)。這種模式有時(shí)也被稱為檢查效果交互模式。

避免使用transfer（）和send（）

.transfer（）和.send（）都會(huì)將2300gas轉(zhuǎn)發(fā)給收件人。這一硬編碼gas津貼的目的是防止重入漏洞，但這只有在gas成本不變的假設(shè)下才有意義。最近的EIP 1283（在最后一刻退出了君士坦丁堡硬叉）和EIP 1884（預(yù)計(jì)將在伊斯坦布爾硬叉中到達(dá)）表明此假設(shè)無效。

為了避免將來gas成本發(fā)生變化時(shí)會(huì)產(chǎn)生問題，最好改用.call.value（amount）（“”）。請(qǐng)注意，這無助于減輕重入攻擊，因此必須采取其他預(yù)防措施。

處理外部調(diào)用中的Bug

Solidity提供了適用于原始地址的低級(jí)調(diào)用方法：address.call（），address.callcode（），address.delegatecall（）和address.send（）。 這些低級(jí)方法從不拋出異常，但是如果調(diào)用遇到異常，則將返回false。 另一方面，合同調(diào)用（例如，ExternalContract.doSomething（））將自動(dòng)傳播一個(gè)引發(fā)（例如，如果doSomething（）引發(fā)，則ExternalContract.doSomething（）也將引發(fā)）。

如果選擇使用低級(jí)調(diào)用方法，請(qǐng)確保通過檢查返回值來處理調(diào)用失敗的可能性。

// bad

someAddress.send（55）;

someAddress.call.value（55）（“”）; // this is doubly dangerous， as it will forward all remaining gas and doesn’t check for result

someAddress.call.value（100）（bytes4（sha3（“deposit（）”）））; // if deposit throws an excepTIon， the raw call（） will only return false and transaction will NOT be reverted

// good

（bool success， ） = someAddress.call.value（55）（“”）;

if（！success） {

// handle failure code

}

ExternalContract（someAddress）.deposit.value（100）（）;

支持外部調(diào)用push

外部調(diào)用可能發(fā)生意外或者惡意BUG。為了最大限度地減少此類故障造成的損害，通常最好將每個(gè)外部調(diào)用隔離到自己的事務(wù)中，該事務(wù)可以由調(diào)用的接收者發(fā)起。這與支付尤其相關(guān)，在支付中，最好讓用戶提取資金，而不是自動(dòng)向他們推送資金。（這也降低了GAS限制出現(xiàn)問題的可能性）避免在一個(gè)事務(wù)中合并多個(gè)以太坊轉(zhuǎn)移。

// bad

contract auction {

address highestBidder;

uint highestBid;

function bid（） payable {

require（msg.value 》= highestBid）;

if （highestBidder ！= address（0）） {

（bool success， ） = highestBidder.call.value（highestBid）（“”）;

require（success）; // if this call consistently fails， no one else can bid

}

highestBidder = msg.sender;

highestBid = msg.value;

}

}

// good

contract auction {

address highestBidder;

uint highestBid;

mapping（address =》 uint） refunds;

function bid（） payable external {

require（msg.value 》= highestBid）;

if （highestBidder ！= address（0）） {

refunds［highestBidder］ += highestBid; // record the refund that this user can claim

}

highestBidder = msg.sender;

highestBid = msg.value;

}

function withdrawRefund（） external {

uint refund = refunds［msg.sender］;

refunds［msg.sender］ = 0;

（bool success， ） = msg.sender.call.value（refund）（“”）;

require（success）;

}

}

不要將調(diào)用委托給不受信任的代碼

delegateCall函數(shù)用于從其他合約調(diào)用函數(shù)，就好像它們屬于調(diào)用方合約一樣。因此調(diào)用方可以改變調(diào)用地址的狀態(tài)，這是存在風(fēng)險(xiǎn)。下面的示例演示了使用delegatecall如何導(dǎo)致合約的破壞和資金損失。

contract Destructor

{

function doWork（） external

{

selfdestruct（0）;

}

}

contract Worker

{

function doWork（address _internalWorker） public

{

// unsafe

_internalWorker.delegatecall（bytes4（keccak256（“doWork（）”）））;

}

}

如果使用已部署的Destructor合約的地址作為參數(shù)調(diào)用Worker.doWork（），則Worker合約將自毀。 僅將執(zhí)行委托給受信任的合約，而不委托給用戶提供的地址。

不要假設(shè)合約是用零余額創(chuàng)建的，攻擊者可以在創(chuàng)建合約之前將以太坊發(fā)送到該合約的地址。

請(qǐng)記住，可以強(qiáng)制將以太坊發(fā)送到一個(gè)帳戶

小心編寫嚴(yán)格檢查智能合約的余額的不變量。

攻擊者可以強(qiáng)行將以太坊發(fā)送到任何帳戶，并且這是無法避免的（即使使用執(zhí)行revert（）的回退函數(shù)也無法阻止）。

攻擊者可以通過創(chuàng)建合約，用1 wei資助該合約并調(diào)用selfdestruct（victimAddress）來實(shí)現(xiàn)此目的。在victimaddress中沒有調(diào)用任何代碼，因此無法阻止它。發(fā)送到礦工的地址的區(qū)塊獎(jiǎng)勵(lì)也是如此，該地址可以是任意地址。

此外，由于可以預(yù)先計(jì)算合約地址，因此可以在部署合約之前將以太坊發(fā)送到某個(gè)地址。

請(qǐng)記住，鏈上數(shù)據(jù)是公開的

許多應(yīng)用程序要求提交的數(shù)據(jù)在某個(gè)時(shí)間點(diǎn)之前都是隱匿的。游戲（如鏈上剪刀石頭布）和拍賣機(jī)制（如競(jìng)價(jià)拍賣）兩大類例子。如果您在構(gòu)建隱私問題的應(yīng)用程序，請(qǐng)確保避免用戶過早公布信息。最好的策略是使用具有不同階段的承諾方案：首先使用值的哈希值進(jìn)行提交，然后在后續(xù)階段中顯示值。

例子：

在剪刀石頭布上，要求兩個(gè)玩家先提交其預(yù)期動(dòng)作的哈希值，然后要求兩個(gè)玩家均提交其動(dòng)作；如果提交的動(dòng)作與散列不匹配，則將其丟棄。

在拍賣中，要求玩家在初始階段提交其出價(jià)值的哈希值（以及大于其出價(jià)值的保證金），然后在第二階段提交其拍賣出價(jià)。

開發(fā)依賴于隨機(jī)數(shù)生成器的應(yīng)用程序時(shí)，順序應(yīng)始終為（1）玩家提交動(dòng)作，（2）生成隨機(jī)數(shù)，（3）玩家支付。產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)的方法本身就是積極研究的領(lǐng)域。當(dāng)前同類最佳的解決方案包括比特幣區(qū)塊頭（通過http://btcrelay.org驗(yàn)證），哈希提交顯示方案（即，一方生成數(shù)字，發(fā)布其哈希值以“提交”給該值，以及然后顯示價(jià)值）和RANDAO。由于以太坊是確定性協(xié)議，因此協(xié)議中的任何變量都不能用作不可預(yù)測(cè)的隨機(jī)數(shù)。還應(yīng)注意，礦工在某種程度上控制著block.blockhash（）值*。

注意某些參與者可能“下線”而不上線的可能性

不要依賴于由特定方執(zhí)行特定操作的退款或索賠程序，而沒有其他方法將資金取出。例如在石頭剪刀布游戲中，一個(gè)常見的錯(cuò)誤是在兩個(gè)玩家都提交動(dòng)作之前不進(jìn)行支付。 但是惡意的玩者可以通過根本不提交自己的舉動(dòng)來“困擾”對(duì)方-實(shí)際上，如果一個(gè)玩者看到了對(duì)方顯示的舉動(dòng)并確定自己輸了，則根本沒有理由提出自己的舉動(dòng)。

（1）提供一種規(guī)避未參與參與者的方法，可能會(huì)在一定時(shí)限內(nèi)進(jìn)行；

（2）考慮為參與者在其所處的所有情況下提交信息提供額外的經(jīng)濟(jì)激勵(lì)。

注意負(fù)整數(shù)取反

solidity提供了幾種處理有符號(hào)整數(shù)的類型。與大多數(shù)編程語言一樣，在solidity中，帶n位的有符號(hào)整數(shù)可以表示從-2^（n-1）到2^（n-1）-1的值。這意味著MIN_INT沒有正等價(jià)物。求反是通過找到一個(gè)數(shù)字的兩個(gè)補(bǔ)數(shù)實(shí)現(xiàn)的，因此，最負(fù)數(shù)的求反將得出相同的值。

contract Negation {

function negate8（int8 _i） public pure returns（int8） {

return -_i;

}

function negate16（int16 _i） public pure returns（int16） {

return -_i;

}

int8 public a = negate8（-128）; // -128

int16 public b = negate16（-128）; // 128

int16 public c = negate16（-32768）; // -32768

}

處理此問題的一種方法是，在求反之前檢查變量的值，如果該值等于最小整數(shù)，則拋出。另一種選擇是確保使用容量更大的類型（例如int32而不是int16）永遠(yuǎn)不會(huì)達(dá)到最大負(fù)數(shù)。

當(dāng)min_int乘以或除以-1時(shí)，int類型也會(huì)出現(xiàn)類似的問題。

來源： 區(qū)塊鏈研究實(shí)驗(yàn)室