智能合约的合约安全和隐私安全研究综述

区块链作为对等网络中的一种分布式账本技术,集成了密码学、共识机制、智能合约等多种技术,提供一种新型信任体系构建方法.智能合约具有公开透明、实时更新、准确执行等显著特点,在区块链中为信息存储、交易执行和资产管理等功能的实现提供了更安全、高效、可信的方式.但是,智能合约本身仍然存在安全问题,影响了区块链技术的进一步推广使用.所以,近年来围绕智能合约安全问题的相关研究比较多,为了帮助相关人员更好地理解和掌握其中的研究思路,本文采用Mapping Study方法,通过收集2015年以来公开发表的关于智能合约安全问题的各类文献,并进一步通过文献筛查、问题设置、信息提取、结果获取和分析等步骤,总结智能合约安全相关研究的现状和未来发展趋势如下:(1)目前智能合约自身面临的安全问题和挑战主要体现在合约安全和隐私安全两方面(问题和挑战).在调查的45篇文献中,有29篇文献针对合约安全,16篇文献针对隐私安全;(2)智能合约安全保障目前采用的方法主要包括形式化验证、模糊测试、零知识证明、可信执行环境等(保障方法);(3)针对合约安全的研究目前主要集中在合约实现、测试阶段,而针对智能合约设计、部署及运维阶段的研究比较少;针对隐私安全的研究主要集中在合约数据隐私保护,而针对合约代码隐私安全的比较少(覆盖范围);(4)智能合约安全保障研究目前主要从合约实现人员、合约测试人员的角度进行,而从合约维护人员和合约用户角度展开的研究较少(研究角度);(5)未来研究应该围绕智能合约的全生命周期的每个阶段安全问题进一步推进,先验方法和后验方法、定性方法和定量方法、静态方法和动态方法的结合是大势所趋(发展趋势).综上,本文通过调研发现了现有研究的不足,并建议了进一步的研究方向.     

智能合约:架构及进展

智能合约是一种无需中介、自我验证、自动执行合约条款的计算机交易协议,近年来随着区块链技术的日益普及而备受关注.区块链上的智能合约具有去中心化、去信任、可编程、不可篡改等特性,可灵活嵌入各种数据和资产,帮助实现安全高效的信息交换、价值转移和资产管理,最终有望深入变革传统商业模式和社会生产关系,为构建可编程资产、系统和社会奠定基础.本文致力于以区块链智能合约为研究对象,对已有的研究成果进行全面梳理和系统概述,提出了智能合约的基础架构模型并以此为研究框架阐述了智能合约的运行机制与基础架构,总结了智能合约的研究挑战与进展,介绍了智能合约的技术优势与典型应用领域,讨论了智能合约的发展趋势,以期为智能合约的后续研究提供参考.     

智能合约安全综述

区块链为构建社会价值传递和信任机制提供了一种新的技术。区块链的快速发展促进了智能合约与人工智能、大数据、物联网等技术的深入融合,其安全性受到重点关注。近几年,区块链与智能合约安全研究取得了较大进展,基于区块链智能合约,对智能合约的运行机制、链上安全和链外安全的最新相关研究成果进行归类、分析、比较、总结和讨论,并展望了智能合约安全性的研究方向和趋势。     

智能合约安全问题与研究现状

智能合约是运行在区块链上的程序,具有去中心化、不可篡改的特性,被广泛应用于金融、能源、物联网等多个领域.然而智能合约一旦实际部署到实时网络上就不能对其更改,在保证合约安全的同时,缺陷和错误也不能通过修改合约代码得以解决,从而导致重大的安全事故.因此合约实际部署前对其进行安全测试已经成为迫切需要解决的问题.介绍了因智能合...     

BETASCO: 面向智能合约分片的联盟区块链系统

基于区块链的去中心化应用已在加密数字货币、云存储、物联网等多个领域提供健壮、可信且持久的服务, 然而区块链的吞吐能力难以满足去中心化应用日益增长的性能需求. 分片是当前主流的区块链性能优化技术, 但现有的区块链分片主要面向用户和用户之间的转账交易, 并不完全适用于以智能合约调用交易为主的去中心化应用. 针对此问题, 设计并实现面向智能合约分片的联盟区块链系统BETASCO. BETASCO为每个智能合约提供一个分片作为独立执行环境, 通过基于分布式散列表的合约定位服务将交易路由至目标智能合约所在的分片, 并通过智能合约间的异步调用机制满足跨智能合约的通信和协作需求. BETASCO通过节点虚拟化允许一个节点加入多个分片, 支持同一组节点上多个智能合约的并行执行. 实验结果表明, BETASCO整体吞吐能力可随智能合约数量的增加而线性增长, 且执行单个智能合约的吞吐能力与HyperLedger Fabric相当.     

智能合约安全漏洞研究综述

智能合约是一种基于区块链平台运行,为缔约的多方提供安全可信赖能力的去中心化应用程序。智能合约在去中心化应用场景中扮演着重要的角色,被广泛地应用于股权众筹、游戏、保险、物联网等多个领域,但同时也面临着严重的安全风险。相比于普通程序而言,智能合约的安全性不仅影响合约参与多方的公平性,还影响合约所管理的庞大数字资产的安全性。因此,对智能合约的安全性及相关安全漏洞开展研究显得尤为重要。本文系统分析了智能合约的特性及其带来的全新安全风险;提出了智能合约安全的三层威胁模型,即来自于高级语言、虚拟机、区块链三个层面的安全威胁;并以世界上最大的智能合约平台——以太坊为例,详细介绍了15类主要漏洞;并总结了智能合约安全研究在漏洞方面的进展和挑战,包括自动漏洞挖掘、自动漏洞利用和安全防御三个方面的研究内容;最后,本文对智能合约未来安全研究进行了展望,提出了两个潜在的发展方向。     

物流服务交易区块链与蚁群智能合约算法研究

为解决物流服务交易中供应商、生产商、用户等多方参与者之间的信用关系缺失,提高制定合约的效率,避免干扰合约的正常执行以及传统合约的可抵赖性、可篡改性以及不可追溯性等问题,提出了物流服务交易区块链与蚁群智能合约算法。分析传统的物流服务交易模式存在的问题,提出一种新的物流服务交易合约概念模型,并利用区块链和智能合约的特点和优势,以及物流服务交易中的信息发布、谈判、议价、制定合约等交易环节和区块链的链接关系,构建一种去中心化的物流服务交易智能合约区块链模型。以该模型为基础,依据物流服务交易合约的工作流程以及蚁群算法的特点,设计了物流服务交易区块链与蚁群智能合约算法。在多节点物流服务交易仿真平台进行实验,实验结果表明,该算法实现了基于区块链的多物流用户服务交易智能合约的创建、存储和自动执行,整个过程透明可跟踪、共识且不可篡改。因此,该算法是基于区块链解决物流服务交易问题的一种有效方法。     

智能合约漏洞检测工具研究综述

智能合约是区块链平台实现交易的重要组件,为多方交易间信任问题提供了一种有效的解决方案.智能合约不仅管理高价值代币还具有不可更改等特性,导致近年来智能合约多次遭受安全威胁.目前出现了大量关于智能合约安全性的研究,其中智能合约漏洞检测成为主要关注点.文中系统分析了智能合约安全问题,从是否执行合约的角度将漏洞检测工具分为静态检测工具和动态检测工具,并对检测工具进行对比分析,重点分析现有检测工具的漏洞检测能力,介绍了 16种检测技术的原理及优缺点;最后,对如何提高智能合约安全性进行展望,提出了 3个可能提高智能合约安全性的研究方向.     

基于区块链的智能合约技术与应用研究

以智能合约技术的发展背景以及平台体系作为切入点,结合当前区块链技术以及智能合约的融合应用优势展开分析.智能合约技术不仅稳定性较高,还可以提升信息传输的保密程度,增强系统的运行安全性.智能合约技术不仅局限于基础的数据传输,在多个领域均有应用价值,能够提升金融体系的管控力度,增强医疗建设质量,强化物联网的社会影响力.     

智能校园安防系统的设计与实现

针对目前校园安防中存在的不足,基于智能视频分析和IPSAN存储构架,设计了一种智能校园安防系统。该系统包括前端设备、信号传输和监控室三部分,主要可以实现预警功能、监视功能、录像功能、联网服务功能、周界防范报警联动等功能;文中重点阐述了智能分析子系统中跨线检测、区域入侵检测和异常事件检测功能的实现方法。实际应用表明,该系统运行稳定,功能完整,可应用于高校校园的安全监控等。     

Ethereum smart contract security research: survey and future research opportunities

Blockchain has recently emerged as a research trend, with potential applications in a broad range of industries and context. One particular successful Blockchain technology is smart contract, which is widely used in commercial settings (e.g., high value financial transactions). This, however, has security implications due to the potential to financially benefit froma security incident (e.g., identification and exploitation of a vulnerability in the smart contract or its implementation). Among, Ethereum is the most active and arresting. Hence, in this paper, we systematically review existing research efforts on Ethereum smart contract security, published between 2015 and 2019. Specifically, we focus on how smart contracts can be maliciously exploited and targeted, such as security issues of contract program model, vulnerabilities in the program and safety consideration introduced by program execution environment. We also identify potential research opportunities and future research agenda.     

动态合同网安全模型的研究

以往的多Agent间的通信都是建立在理论安全的网络传榆的基础上,但网络中信息的传递必须考虑安全问题.为此,引入数字签名技术,运用加解密算法对合同网协议中的信息进行处理,构造了一个具有安全性的动态合同网模型.运用有色Petri网建模,CPN Tools分析,实验结果表明,该模型具有可迭性、活性、公平性的特点.     

法律合约与智能合约一致性综述

从计算机科学的角度对法律合约与智能合约的一致性研究现状进行了总结和分析。首先,分别对法律合约描述语言和智能合约开发语言进行了分类和分析,总结了每种语言的特点;其次,根据合同自动化执行的三个发展阶段对法律合约和智能合约的一致性内涵进行了分析和讨论;分别基于形式化模型和合约模板总结了由法律合约生成智能合约代码的方法和关键技术,并对其进行了讨论和评价;最后,对未来法律合约与智能合约的一致性研究进行了总结和展望。     

智能工厂网络安全体系研究

网络安全是智能工厂系统顺畅运行的基础,文章围绕智能工厂安全体系建设,立足于我国智能工厂面临的安全问题,提出从整体安全、内部安全和接口安全三方面构建智能工厂安全体系,为企业调整智能制造网络安全战略和管理机构,保障我国关键基础设施安全提供了参考。     

面向智能合约漏洞检测的改进符号执行研究

由于区块链不可窜改的特性,部署到区块链上的智能合约不可更改.为了提高合约的安全性,防止智能合约出现整数溢出、短地址攻击、伪随机等问题,在合约部署之前需对合约进行漏洞检测.针对智能合约的整数溢出漏洞利用符号执行进行分析研究,对现有符号执行方法进行调查发现检测速度较慢,从而提出一种自底向上求解约束的改进符号执行方法,并结合深度优先与广度优先进行路径选择从而提高符号执行的代码覆盖率.实验结果表明,改进符号执行在选取的100份含溢出漏洞的智能合约中检测正确率达84％,平均检测效率提高了20％,在中等规模智能合约中检测效率提升显著,检测结果正确率较高.     

CA安全认证系统自安全性的研究与实现

为提高CA(certificationauthority)安全认证系统的自身安全性,提出了从物理安全和环境安全、CA系统核心组件安全、证书管理安全和系统安全审计等方面入手,从而构建一个行业级的CA安全认证系统.通过CA自身安全的加强,避免由于自身系统的脆弱性而产生的风险,有效地提高了整个CA系统的安全性、完整性和有效性,从而保证构建在CA系统上各个业务系统的正常运行.该方案在烟草某省实施后,实际运行结果表明该方案切实可行.     

智能家居远程控制的信息安全研究

探讨了密钥管理技术的发展,分析了智能家居网络的特点,提出了一种基于标识认证的矩阵密钥管理方案。该方案无需第三方在线参与,可实现本地认证,从而极大地提高了网络的效率,确保了家居网络通信的安全与可信任性。通过以ZigBee网络构建智能家居网络,并以FPGA做信息签名与认证处理的方式证明了其方案的可行性。