スマートコントラクトに対する既知の攻撃とその対策 / bc.tokyo-21

スマートコントラクトに対する  既知の攻撃とその対策  1  blockchain.tokyo#21  @odan3240 

自己紹介  • Twitter: @odan3240  • エンジニア  ◦ フロントエンド  ◦ AWS 
◦ ブロックチェーン    • 会社: モバイルファクトリー  ◦ チーム: ブロックチェーンチーム  ◦ DApps を身近にする Uniqys Project をやっている  2 

Uniqys Project  • ミッション  ◦ Uniqys Project ですべての人に DApps を身近にする 
  • Uniqys Kit  ◦ Ethereum のサイドチェーンな DApps を  開発するための開発キット  • Quragé  ◦ モバイルウォレット  • Quragé Link  ◦ Metamask のないブラウザでも  DApps のプレイを可能にするサービス  3 

背景  4 

スマートコントラクト  • Ethereum の仮想マシンのコンテキストで決定論的に実行される不変なコンピュータプログラム    • コンテキスト  ◦ ブロックチェーンに関する 
限られた情報にしかアクセスできない  • 決定論的  ◦ 実行時のコンテキストが同じなら  誰が実行しても結果は同じ  • 不変  ◦ デプロイすると変更できない  5 

コントラクトの難しさ  • スマートコントラクトの実装は  Web 開発とは異なる視点が必要  ◦ ハードウェアとか金融プログラミングに似ている  ▪ 変更が困難  ▪
バグが発生したときのリスクが高い  • 歴史が浅く様々な攻撃手法が発見されている  ◦ The DAO 事件  ◦ Parity Multisig Wallet への攻撃  6 

対策  • 哲学を知る  • ベストプラクティスを知る  • 実装パターンを知る  • テストを書く  •
監査ツールを使う  • 監査組織に監査を依頼する  • 既知の攻撃と対策を知る  7 

対策  • 哲学を知る  • ベストプラクティスを知る  • 実装パターンを知る  • テストを書く  •
監査ツールを使う  • 監査組織に監査を依頼する  • 既知の攻撃と対策を知る ← この話をします  8 

既知の攻撃  9 

Reentrancy  10 

Reentrancy  • DAO 事件で有名  • 正常系  ◦ 残高を取得  ◦ 送金しながら外部のコントラクトを呼び出し 
◦ 残高をクリア  11 

Reentrancy  • 異常系  ◦ 残高を取得  ◦ 送金しながら外部のコントラクトを呼び出し  ◦ 外部のコントラクトで withdrawBalance
を呼び出し  ◦ 送金しながら外部のコントラクトを呼び出し  ◦ 外部のコントラクトで withdrawBalance を呼び出し  ◦ 送金しながら外部のコントラクトを呼び出し  ◦ 外部のコントラクトで withdrawBalance を呼び出し  ◦ 送金しながら外部のコントラクトを呼び出し  ◦ 外部のコントラクトで withdrawBalance を呼び出し  ◦ (無限に送金してしまう)  12 

Reentrancy  • 対策  ◦ 極力外部のコントラクトを call しない  ◦ call するなら内部状態を変更し終わった後にする 
▪ withdrawBalance だと2行目と3行目を逆にする  ◦ call.value()() の代わりに   send() を使うなどして用途を限定する  13 

Front-Running  14 

Front-Running  • トランザクションの取り込みの順番に起因する攻撃  • Bob は持っているトークンX売り出し  それを Alice が購入するケースを考える  15 

Front-Running  1. BobはトークンXに 10ETH の売値をつける  2. AliceはトークンXを購入する  トランザクション T1を発行する  3.
Bobはそのトランザクション T1を見て  トークンXの売値を 20ETH に変更する  トランザクション T2を発行する  4. ブロックチェーンはT2, T1の順番でトランザクションを取り込む (gas代を調整することで可能)  5. Aliceは 20ETH でトークンXを購入してしまう  16 

Front-Running  • 対策  ◦ gas代に上限を設定  ▪ Bob からの攻撃は防げる  ▪ マイナーからの攻撃は防げない 
◦ commit–reveal scheme  ▪ 公開情報を乱数値と一緒にハッシュ化  ▪ 例じゃんけん  1. ブロックチェーンでのじゃんけんは  手が丸見えなので後出しし放題  2. 乱数値とじゃんけんの手をハッシュ化  3. ハッシュ値を提出後、乱数値とじゃんけんの手を公開  4. 嘘をついていないかはハッシュ値によってわかる  17 

Integer Overflow  18 

Integer Overflow  • int型やuint型の桁あふれのこと  • uint 型に 2^256 + 1
を格納すると値は 0  • Overflow が発生しうる状況は20通り  ◦ https://github.com/ethereum/solidity/issues/796#issuecomm ent-253578925  19 

Integer Overflow  • 対策  ◦ SafeMath を使う  ▪ https://github.com/OpenZeppelin/openzeppelin-solidity/blob/ master/contracts/math/SafeMath.sol 
▪ Overflow のチェックが入った算術演算子を  関数として提供しているライブラリ  20 

DoS with (Unexpected) revert  21 

DoS with (Unexpected) revert  • 以下のようなコードで発生する  ◦ 悪意のある入札者が現れると  それ以降誰も入札できなくなる  22 

DoS with (Unexpected) revert  • 対策  ◦ 入札と払い戻しのロジックを分離する  ◦ Pull
over Push パターンと呼ばれる  ▪ 前のリーダーに返金する withdrawRefund 関数を用意  • bid 関数とは別に呼ぶ  23 

DoS with Block Gas Limit  24 

DoS with Block Gas Limit  • トランザクションの実行に消費される gas が  ブロックに設定されている
gas limit を超えると  トランザクションは失敗する  • 攻撃者によってトランザクションの実行に  必要な gas が増えてしまう問題  25 

DoS with Block Gas Limit  • 対策  ◦ 動的配列に対して for
文を回すことを避ける  ◦ Pull over Push パターンで実装  ◦ gas を常に確認する (画像)  26 

参考資料  27 

参考資料  • Ethereum Smart Contract Best Practices  ◦ https://consensys.github.io/smart-contract-best-practices/  •
Mastering Ethereum  ◦ https://github.com/ethereumbook/ethereumbook  • Solidity Patterns  ◦ https://fravoll.github.io/solidity-patterns/  • スマートコントラクトのセキュリティ Part 1 – Loom Network JP – Medium  ◦ https://link.medium.com/fvdoXrFBAY  28 

参考資料  • Onward with Ethereum Smart Contract Security  ◦ https://blog.openzeppelin.com/onward-with-ethereum-smart
-contract-security-97a827e47702/  • Solidity Security: Comprehensive list of known attack vectors and common anti-patterns  ◦ https://blog.sigmaprime.io/solidity-security.html  • Dapper Ethereum Smart Contract Wallet: Security Review  ◦ https://blog.sigmaprime.io/dapper-wallet-review.html  29 

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スマートコントラクトに対する  既知の攻撃とその対策  1  blockchain.tokyo#21  @odan3240

自己紹介  • Twitter: @odan3240  • エンジニア  ◦ フロントエンド  ◦ AWS

Uniqys Project  • ミッション  ◦ Uniqys Project ですべての人に DApps を身近にする

背景  4

スマートコントラクト  • Ethereum の仮想マシンのコンテキストで決定論的に実行される不変なコンピュータプログラム    • コンテキスト  ◦ ブロックチェーンに関する

コントラクトの難しさ  • スマートコントラクトの実装は  Web 開発とは異なる視点が必要  ◦ ハードウェアとか金融プログラミングに似ている  ▪ 変更が困難  ▪

対策  • 哲学を知る  • ベストプラクティスを知る  • 実装パターンを知る  • テストを書く  •

対策  • 哲学を知る  • ベストプラクティスを知る  • 実装パターンを知る  • テストを書く  •

既知の攻撃  9

Reentrancy  10

Reentrancy  • DAO 事件で有名  • 正常系  ◦ 残高を取得  ◦ 送金しながら外部のコントラクトを呼び出し

Reentrancy  • 異常系  ◦ 残高を取得  ◦ 送金しながら外部のコントラクトを呼び出し  ◦ 外部のコントラクトで withdrawBalance

Reentrancy  • 対策  ◦ 極力外部のコントラクトを call しない  ◦ call するなら内部状態を変更し終わった後にする

Front-Running  14

Front-Running  • トランザクションの取り込みの順番に起因する攻撃  • Bob は持っているトークンX売り出し  それを Alice が購入するケースを考える  15

Front-Running  1. BobはトークンXに 10ETH の売値をつける  2. AliceはトークンXを購入する  トランザクション T1を発行する  3.

Front-Running  • 対策  ◦ gas代に上限を設定  ▪ Bob からの攻撃は防げる  ▪ マイナーからの攻撃は防げない

Integer Overflow  18

Integer Overflow  • int型やuint型の桁あふれのこと  • uint 型に 2^256 + 1

Integer Overflow  • 対策  ◦ SafeMath を使う  ▪ https://github.com/OpenZeppelin/openzeppelin-solidity/blob/ master/contracts/math/SafeMath.sol

DoS with (Unexpected) revert  21

DoS with (Unexpected) revert  • 以下のようなコードで発生する  ◦ 悪意のある入札者が現れると  それ以降誰も入札できなくなる  22

DoS with (Unexpected) revert  • 対策  ◦ 入札と払い戻しのロジックを分離する  ◦ Pull

DoS with Block Gas Limit  24

DoS with Block Gas Limit  • トランザクションの実行に消費される gas が  ブロックに設定されている

DoS with Block Gas Limit  • 対策  ◦ 動的配列に対して for

参考資料  27

参考資料  • Ethereum Smart Contract Best Practices  ◦ https://consensys.github.io/smart-contract-best-practices/  •

参考資料  • Onward with Ethereum Smart Contract Security  ◦ https://blog.openzeppelin.com/onward-with-ethereum-smart

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