基于深度学习的智能合约漏洞检测方法综述

智能合约是区块链三大特点之一,也是区块链具有应用价值和灵活性的领域.本质上,智能合约是一段用特定脚本语言实现的代码,不可避免地存在安全漏洞风险.如何及时准确地检查出各种智能合约的漏洞,就成为区块链安全研究的重点和热点.为了检测智能合约漏洞,研究者提出了各种分析方法,包括符号执行、形式化验证和模糊测试等.随着人工智能技术的快速发展,越来越多基于深度学习的方法被提出,并且在多个研究领域取得了很好的效果.目前,针对基于深度学习的智能合约漏洞检测方法并没有被详细地调查和分析.本文首先简要介绍了智能合约的概念以及智能合约漏洞相关的安全事件;然后对基于深度学习的方法中常用的智能合约特征进行分析;同时对智能合约漏洞检测中常用的深度学习模型进行描述.此外,为了进一步推动基于深度学习的智能合约漏洞检测方法的研究,本文将近年来基于深度学习的智能合约漏洞检测方法根据其特征提取形式进行了总结分类,从文本处理、静态分析和图像处理3个角度进行了分析介绍;最后,总结了该领域面临的挑战和未来的研究方向.     

基于深度学习的智能合约漏洞检测方法

以太坊是当下最流行的区块链平台之一,目前已部署数千万个智能合约,控制了价值数千亿美元的以太坊加密货币。由智能合约漏洞引起的安全事件层出不穷,资金损失尤为严重。针对当前智能合约漏洞检测率较低、检测性能不足的问题,提出了基于深度学习的智能合约漏洞检测方法。编译以太坊智能合约源码,解析其对应的字节码得到操作码数据流,根据以太坊黄皮书中操作码与16进制数的对应关系构建字典,将操作码数据流转化为用16进制数表示的操作码序列。通过对操作码序列进行分析,设计循环神经网络、长短期记忆神经网络和卷积神经网络-长短期记忆神经网络3种不同的深度学习网络结构进行漏洞检测。在真实环境中采集了47 527个智能合约,针对智能合约6种漏洞的检测,卷积神经网络-长短期记忆神经网络模型的Macro-F1达到了82.1%。大量的实验结果表明,所提出的模型和方法可实现高效的智能合约漏洞检测。     

智能合约设计模式

针对以太坊Solidity语言智能合约设计问题,在研究开源合约程序的基础之上识别了面向智能合约的六种设计模式,包括访问约束、状态机、前置条件、后置条件、紧急制动和代理。面向智能合约的设计模式有益于提升合约代码可读性,降低合约语言学习难度,也是提高区块链合约代码审计效率的途径。     

基于双通道的智能合约漏洞检测方法

智能合约因漏洞而造成巨大的经济损失受到了广泛关注。针对现有的智能合约漏洞检测方法检测精度不高的问题,结合动态卷积神经网络(dynamic convolution neural network,DCNN)、双向门控递归单元(bidirectional gate recurrent unit,Bi GRU)、图传递神经网络(message passing neural network,MPNN)、注意力机制提出了基于双通道的漏洞检测方法DBTA(DCNN-BiGRU-MPNN-Attention)。首先利用Word2vec词嵌入技术和图归一化方法对数据进行预处理,将获得的词向量表示传入改进DCNN-BiGRU,并引入了R-Drop(regularized dropout for neural networks)正则化方法提高模型泛化能力。将图归一化表示传入图传递神经网络,通过两个通道分别提取序列特征和图特征,然后结合自注意力机制和交叉注意力机制捕捉不同特征间的相关性,从而突出关键特征对漏洞检测的重要性。最后通过全连接层得到输出向量,利用sigmoid函数输出结果。通过消融实验和对比实验表明...     

基于迁移学习的智能合约漏洞检测方法

针对智能合约源代码漏洞数据集匮乏的问题,提出一种基于迁移学习的智能合约漏洞检测方法.首先,从CodeBERT预训练模型中迁移表示传统编程语言的语义特征参数,学习智能合约编程语言Solidity的语义表示;其次,使用长短期记忆网络处理语义向量,加入上下文语义关联;最后,训练智能合约漏洞检测模型,完成智能合约源代码形式的二分类漏洞检测任务.实验结果表明,与基线方法和机器学习方法相比,该方法在数据集匮乏情况下的智能合约漏洞检测准确率更高.     

基于区块链的医疗信息系统及智能合约设计

近年来,医院智能化的医疗信息系统建设已经成为每家医院的重要任务,那么从何着手改善,就成了医院信息科要面临的首要问题。该文基于区块链技术对医疗信息系统中的数据进行存储的同时并增加智能合约对患者详细信息进行管理,进一步地改善现有医疗信息管理系统,同时针对当前医疗信息系统管理中面临的多种问题开展了相关实验。实验结果表明,此方法有效且具有较强的实际可行性。     

基于区块链、智能合约和物联网的供应链原型系统

 为利用区块链、智能合约和物联网等新技术的优势,提高供应链信息化水平,设计开发了基于区块链、智能合约和物联网的供应链原型系统。借助物联网中的二维码、RFID和NFC实现供应链各主体数据的自动化上传;利用区块链和智能合约,完整保存了整个供应链各主体的数据,保证了数据公开透明、可追溯且不可篡改,同时兼顾了隐私数据的加密保护;并针对不同用户提供了不同程度的数据查询功能。通过这些优化和改进,使供应链系统更加自动化、更加安全可信,便于监管溯源。     

基于区块链和IPFS协议的数据存储系统设计

随着互联网信息量的迅猛增长和对数据存储需求的不断增加,集中式数据存储的安全风险和性能差等弱点日益突显,而去中心化存储应用可以有效解决这些问题。IPFS文件系统是一种非常有代表性的分布式存储协议。设计了一个基于区块链和IPFS协议的数据存储系统,通过在IPFS系统中存储数据和在区块链中存储文件哈希值,解决了大数据存储性能差的问题。     

智能合约在口岸跨境贸易的创新应用研究

智能合约随着近十多年来区块链技术的快速发展而备受关注,它是一种通过信息化传播、验证或执行合同的计算机交易协议,其自动执行可信交易可追溯不可篡改.通过分析区块链智能合约技术及其相关应用案例,提出该技术与跨境贸易业务的结合点,通过智能合约技术,实现跨境贸易成本降低、通关效率提升、口岸监管效率提升、贸易便利化等,同时从技术、...     

一种基于区块链的可信捐助方法

传统捐赠平台的中心化管理导致了求助信息和捐赠信息缺乏可信度的问题。区块链具有去中心化和不可篡改的技术特征,为实现去中心化模式下的可信捐助奠定了基础。针对中心化管理模式下的慈善捐赠行业存在的问题,该文提出一种基于区块链的去中心化的可信捐助方法。针对去中心化模式下求助和捐赠数据真实性验证的问题,设计了交易的数据结构,提出了适用于该方案中对交易进行可信管理的双链结构。针对去中心化模式下求助和捐赠交易发布真实性验证问题,提出了基于区块链的求助和捐赠交易发布的真实性验证方法。最后基于以太坊实验平台,仿真实现了该可信捐助方法,仿真测试的结果证明了该方法的正确性以及可行性。     

基于智能合约的物联网访问控制建模

数字化经济迅速崛起,以物联网技术为代表的新一代信息技术正推动着数字经济快速发展,但物联网中设备资源受限、安全性差和连接数量庞大等特点,不完全适用于传统的集中式访问控制技术.针对上述问题,提出一种新的基于权能的访问控制模型(novel-capability-based access control,NCBAC)建模方法....     

基于智能合约的物联网权限传递访问控制模型

物联网(IoT)中的传感节点具有海量性、动态性等特点,使得传统的中心式的授权决策访问控制难以满足更高的物联网环境需求。结合基于属性的访问控制模型(ABAC)与区块链技术,利用ABAC中属性和权限相关联的特点及区块链去中心化的思想来解决IoT中设备海量性的问题;同时针对节点接入和权限传递等动态性问题,提出一种基于区块链的新方法来表示资源访问策略,利用智能合约来实现权限的动态传递,将协议策略和权利交换过程展现在链上,任何用户都可以随时知道策略与资源和当前拥有访问资源的权限。通过对比分析和实验结果表明,该架构与现有传统的架构相比,能更有效地解决IoT中设备存在的海量性、动态性的问题。     

基于区块链的电子投票技术研究与实现

随着互联网、通信技术以及现代密码学技术的发展,电子投票逐渐得到了社会的关注。传统电子投票系统普遍采用中心化的管理方式,存在投票数据不公开透明、用户身份被泄露的风险。基于区块链具有去中心化、不可篡改和公开透明等特点,提出一种去中心化的电子投票方案,采用非对称加密技术实现区块链环境中用户身份真实性验证机制;设计基于以太坊Token的投票权认定方法,避免重复投票,保证选票的有效性和唯一性;使用环签名技术对选票进行加密保护,实现可审计性与隐私保护共存。设计和实现了基于以太坊平台的仿真实现方案,实验表明,该方法能够满足电子投票系统数据公开透明和隐私保护的需求。     

一种基于区块链的房屋租赁应用

为实现房屋租赁的去中心化可信交易,同时保证房屋租赁应用中房源信息的真实性,研究基于区块链的房屋租赁应用。区块链的去中心化以及防篡改特性为房屋租赁应用提供了新的设计思路。针对房源信息真实性的问题,提出物联网+智能合约的房源信息“上链”方案,该方案能够有效保证房源信息的真实性。为实现房屋租赁交易的可信管理,基于比特币交易模型提出一种适用于房屋租赁应用的交易模型,最后利用以太坊平台完成了基于区块链的可信房屋租赁应用的仿真实现。     

基于区块链的旅游服务交易智能合约算法研究

为解决旅游企业为了获取更大的利益存在在第三方平台上发布虚假信息、不透明的交易数据以及客户身份信息存疑等问题,提出了一种基于区块链的旅游服务交易智能合约算法。分析传统旅游服务交易模式中存在的问题;并根据区块链的不可篡改性和公开透明性等特点,提出了一种去中心化的旅游服务交易机制。并设计了基于智能合约的旅游服务去中心化的交易方法,确保整个交易过程中信息公开透明化、不可篡改。实验结果表明,该方法是一种有效的方法。     

基于区块链智能合约的电力供应链利益分配研究

首先构建电力直接交易供应链参与者的利润函数,然后利用区块链智能合约构建电力直接交易供应链利益分配模型,并根据分配因子自动匹配利益并结算,进而实现电力直接交易供应链上各个企业利益实现最优的同时保证整个供应链利益最优.算例表明:该模型能够使得电力直接交易供应链维持稳定.     

区块链技术

区块链技术源于比特币系统的底层框架,是具备去中心化、去信任化、集体维护、时序数据、可编程和不可篡改等特点的分布式存储方案,对于金融领域乃至整个宏观社会系统具有重大历史意义.区块链是由一些已经成熟的技术整合而成,数据层、网络层、共识层、激励层、合约层和应用层构成了区块链底层基础架构.区块链目前主要有公有链、联盟链及私有链3类,主流开发平台有以太坊和超级账本.本文从区块链技术定义概述出发,介绍了区块链底层基础架构,阐述了各层架构中应用的核心技术,归纳了区块链主要类别以及相应类型下的区块链应用底层开发平台,最后列举了区块链技术当下面临的主要问题,希望能够为相关研究和学习提供参考.     

基于智能合约的易扩展高效去中心化跨链交易协议

针对已有的去中心化跨链交易方案存在的交易效率低、手续费开销大和难以扩展的问题,提出了基于智能合约的跨链交易协议(CCE-SC).协议采用智能合约保证了跨链交易的去中心化和安全性,通过策略制定、策略同步和区块链共识验证三大算法实现低成本且高效的跨链交易.协议中的每条链只需部署一个包含资金池模块、记录管理模块、链转发模块和汇率管理模块的智能合约,就可实现多条链间的跨链交易,解决了以往方案难以扩展的问题.通过实验测试对协议的性能进行分析,实验结果表明该协议使跨链交易效率有了较大提升,同时减少了手续费开销.