智能合约验证新利器:Manticore-Verifier 实现自动化安全检测

本文介绍Trail of Bits推出的manticore-verifier工具,它允许开发者使用Solidity编写安全属性测试,并通过符号执行自动验证合约不变性。工具支持与Echidna模糊测试协同工作,大幅降低智能合约安全验证成本。

合约验证变得更简单 - Trail of Bits博客

智能合约开发者现在可以使用编写代码的同一语言(Solidity)来表达安全属性,我们的新工具manticore-verifier将自动验证这些不变性。更棒的是,Echidna和Manticore使用相同的属性测试规范格式。

换句话说,智能合约开发者现在只需编写一次属性测试,就可以同时进行模糊测试和符号执行验证!最终,manticore-verifier降低了任意属性符号测试的初始投入和成本。

工作原理

智能合约的行为及其潜在错误通常是独特的,并且严重依赖于未明说的合约不变性。让我们测试一个简单合约:

 1
 2
 3
 4
 5
 6
 7
 8
 9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
contract Ownership{
    address owner = msg.sender;
    function Owner() public{
        owner = msg.sender;
    }
    modifier isOwner(){
        require(owner == msg.sender);
        _;
    }
}

contract Pausable is Ownership{
    bool is_paused;
    modifier ifNotPaused(){
        require(!is_paused);
        _;
    }
    function paused() isOwner public{
        is_paused = true;
    }
    function resume() isOwner public{
        is_paused = false;
    }
}

contract Token is Pausable{
    mapping(address => uint) public balances;
    function transfer(address to, uint value) ifNotPaused public{
        balances[msg.sender] -= value;
        balances[to] += value;
    }
}

该合约维护资产负债表并允许简单交易。用户可以将代币发送给其他用户,但代币总量必须保持固定——换句话说,合约启动后不能创建新代币。因此在这个不变性下,有效属性可以表述为:“如果只有10,000个代币,没有用户可以拥有超过这个数量。”

我们可以将此属性表示为Solidity方法:“crytic_test_balance”。

 1
 2
 3
 4
 5
 6
 7
 8
 9
10
11
12
import "token.sol";

contract TestToken is Token {
    constructor() public{
        balances[msg.sender] = 10000;
    }
    
    // 属性
    function crytic_test_balance() view public returns(bool){
        return balances[msg.sender] <= 10000;
    }   
}

模拟环境

ManticoreEVM编译并在完全模拟的符号区块链中创建合约。还会创建不同的普通账户来复制真实世界情况。部署者账户用于部署合约,其他账户用于探索合约并尝试破坏属性,最后可能使用不同的账户来测试属性。

ManticoreEVM检测高级源代码中存在的属性类型方法,并在每个符号交易组合后检查它们。如果方法返回false,则认为普通属性失败。

循环(探索)

部署者账户最初通过CREATE交易创建目标合约。然后manticore-verifier模拟来自合约测试者的所有可能的交错交易,直到(例如)找不到更多覆盖率。在每个符号交易之后,以属性检查器账户的名义检查属性,如果发现任何问题,就会生成可复现的利用痕迹报告。

像crytic_test_balance()这样的普通属性预期返回true;任何其他结果都会被报告为问题。

1
manticore-verifier dapp.sol --contract TestToken

这是一个基于命令行的工具。

探索的多个方面、停止条件和使用的用户账户都可以通过命令行参数修改。尝试$manticore-verifier --help获取完整列表。以下是实际操作中的摘录:

 1
 2
 3
 4
 5
 6
 7
 8
 9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
$manticore-verifier dapp.sol --contract TestToken

# 所有者账户:0x28e9eb58c2f5be87161a261f412a115eb85946d9
# 合约账户:0x9384027ebe35100de8ef216cb401573502017f7
# 发送者_0账户:0xad5e556d9699e9e35b3190d76f75c9bf9997533b
# 属性发送者账户:0xad5e556d9699e9e35b3190d76f75c9bf9997533b
# 找到1个属性:crytic_test_balance
# 探索将在以下情况之一发生时停止:
# * 发送3个人工交易
# * 目标合约的代码覆盖率大于100%
# * 上次交易未获得更多覆盖率
# * 发现至少1个不同的属性可被破坏(1个用于快速失败)
# * 经过240秒
# 开始探索...
交易0. 状态:1,实时覆盖率:0.0%,失败属性:0/1
交易1. 状态:2,实时覆盖率:60.66%,失败属性:0/1
找到1/1失败属性。停止探索。
60.66% EVM代码覆盖
+---------------------+------------+
|      属性名称       |    状态    |
+---------------------+------------+
| crytic_test_balance | 失败 (0)   |
+---------------------+------------+
查看测试用例:./mcore_kkgtybqb

注意每个失败属性都会有一个关联的测试用例编号。更多详细信息可以在指定的测试用例文件中找到:./mcore_kkgtybqb/user_000000.tx

发现漏洞!

在我们的示例中,manticore-verifier找到了破坏指定属性的方法。当尝试转移极其大量的代币时,内部整数表示超出其限制,使得发送者的储蓄可能增加,即凭空创建代币。

1
transfer(0,115792089237316195422001709574841237640532965826898585773776019699400460720238) -> STOP (*)

结论:互操作性 = 101%

manticore-verifier降低了符号测试任意属性的初始成本。它还使我们的符号执行器能够更紧密地与Solidity、Echidna和slither-prop协同工作。

相同的方法论可以与我们以太坊模糊测试器Echidna一起使用。因此,您可以编写一次属性,并使用符号执行和模糊测试进行测试,无需额外努力。

manticore-verifier可以检查自动生成的ERC20属性。此外,我们的静态分析器slither-prop具有关于ERC20合约应该做什么的详细信息,并且可以自动为manticore-verifier可以检查的ERC20生成属性。

所以获取您的合约,添加属性方法,并随意使用manticore-verifier进行测试。如有任何问题,请加入Empire Hacking Slack。

comments powered by Disqus
使用 Hugo 构建
主题 StackJimmy 设计