编写智能合约时应遵循哪些安全模式

本次教程主要展示在编写智能合约时通常应遵循的安全模式。

方案建议

以下建议适用于以太坊上任何智能合约系统的开发。

外部调用

使用外部调用时需要格外注意

调用不受信任的智能合约可能会带来一些意外的风险或Bug。外部调用可能在该合约或它依赖的任何其他合约中执行恶意代码。因此，每个外部调用都应视为潜在的安全风险。 如果无法或不希望删除外部调用，请使用本节教程的建议将危险降至最低。

标记不受信任的合约

当与外部合约进行交互时，请以清楚表明与它们进行交互不安全的方式命名变量，方法和合约接口，适用于您自己的调用外部合约的函数。

// 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）;

}

避免外部调用后的状态更改

无论使用原始调用（形式为someAddress.call（））还是合约调用（形式为ExternalContract.someMethod（）），都可能存在执行恶意代码的风险。 即使ExternalContract不是恶意的，恶意代码也可以通过其调用的任何合约执行。

一种特别的危险是恶意代码可能会劫持控制流，从而导致由于可重入而产生的漏洞。

如果要调用不受信任的外部合约，请避免在调用后更改状态。这种模式有时也被称为检查效果交互模式。

避免使用transfer（）和send（）

.transfer（）和.send（）都会将2300gas转发给收件人。这一硬编码gas津贴的目的是防止重入漏洞，但这只有在gas成本不变的假设下才有意义。最近的EIP 1283（在最后一刻退出了君士坦丁堡硬叉）和EIP 1884（预计将在伊斯坦布尔硬叉中到达）表明此假设无效。

为了避免将来gas成本发生变化时会产生问题，最好改用.call.value（amount）（“”）。请注意，这无助于减轻重入攻击，因此必须采取其他预防措施。

处理外部调用中的Bug

Solidity提供了适用于原始地址的低级调用方法：address.call（），address.callcode（），address.delegatecall（）和address.send（）。 这些低级方法从不抛出异常，但是如果调用遇到异常，则将返回false。 另一方面，合同调用（例如，ExternalContract.doSomething（））将自动传播一个引发（例如，如果doSomething（）引发，则ExternalContract.doSomething（）也将引发）。

如果选择使用低级调用方法，请确保通过检查返回值来处理调用失败的可能性。

// 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）（）;

支持外部调用push

外部调用可能发生意外或者恶意BUG。为了最大限度地减少此类故障造成的损害，通常最好将每个外部调用隔离到自己的事务中，该事务可以由调用的接收者发起。这与支付尤其相关，在支付中，最好让用户提取资金，而不是自动向他们推送资金。（这也降低了GAS限制出现问题的可能性）避免在一个事务中合并多个以太坊转移。

// 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）;

}

}

不要将调用委托给不受信任的代码

delegateCall函数用于从其他合约调用函数，就好像它们属于调用方合约一样。因此调用方可以改变调用地址的状态，这是存在风险。下面的示例演示了使用delegatecall如何导致合约的破坏和资金损失。

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合约的地址作为参数调用Worker.doWork（），则Worker合约将自毁。 仅将执行委托给受信任的合约，而不委托给用户提供的地址。

不要假设合约是用零余额创建的，攻击者可以在创建合约之前将以太坊发送到该合约的地址。

请记住，可以强制将以太坊发送到一个帐户

小心编写严格检查智能合约的余额的不变量。

攻击者可以强行将以太坊发送到任何帐户，并且这是无法避免的（即使使用执行revert（）的回退函数也无法阻止）。

攻击者可以通过创建合约，用1 wei资助该合约并调用selfdestruct（victimAddress）来实现此目的。在victimaddress中没有调用任何代码，因此无法阻止它。发送到矿工的地址的区块奖励也是如此，该地址可以是任意地址。

此外，由于可以预先计算合约地址，因此可以在部署合约之前将以太坊发送到某个地址。

请记住，链上数据是公开的

许多应用程序要求提交的数据在某个时间点之前都是隐匿的。游戏（如链上剪刀石头布）和拍卖机制（如竞价拍卖）两大类例子。如果您在构建隐私问题的应用程序，请确保避免用户过早公布信息。最好的策略是使用具有不同阶段的承诺方案：首先使用值的哈希值进行提交，然后在后续阶段中显示值。

例子：

在剪刀石头布上，要求两个玩家先提交其预期动作的哈希值，然后要求两个玩家均提交其动作；如果提交的动作与散列不匹配，则将其丢弃。

在拍卖中，要求玩家在初始阶段提交其出价值的哈希值（以及大于其出价值的保证金），然后在第二阶段提交其拍卖出价。

开发依赖于随机数生成器的应用程序时，顺序应始终为（1）玩家提交动作，（2）生成随机数，（3）玩家支付。产生随机数的方法本身就是积极研究的领域。当前同类最佳的解决方案包括比特币区块头（通过http://btcrelay.org验证），哈希提交显示方案（即，一方生成数字，发布其哈希值以“提交”给该值，以及然后显示价值）和RANDAO。由于以太坊是确定性协议，因此协议中的任何变量都不能用作不可预测的随机数。还应注意，矿工在某种程度上控制着block.blockhash（）值*。

注意某些参与者可能“下线”而不上线的可能性

不要依赖于由特定方执行特定操作的退款或索赔程序，而没有其他方法将资金取出。例如在石头剪刀布游戏中，一个常见的错误是在两个玩家都提交动作之前不进行支付。 但是恶意的玩者可以通过根本不提交自己的举动来“困扰”对方-实际上，如果一个玩者看到了对方显示的举动并确定自己输了，则根本没有理由提出自己的举动。

（1）提供一种规避未参与参与者的方法，可能会在一定时限内进行；

（2）考虑为参与者在其所处的所有情况下提交信息提供额外的经济激励。

注意负整数取反

solidity提供了几种处理有符号整数的类型。与大多数编程语言一样，在solidity中，带n位的有符号整数可以表示从-2^（n-1）到2^（n-1）-1的值。这意味着MIN_INT没有正等价物。求反是通过找到一个数字的两个补数实现的，因此，最负数的求反将得出相同的值。

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

}

处理此问题的一种方法是，在求反之前检查变量的值，如果该值等于最小整数，则抛出。另一种选择是确保使用容量更大的类型（例如int32而不是int16）永远不会达到最大负数。

当min_int乘以或除以-1时，int类型也会出现类似的问题。
来源： 区块链研究实验室