智能合约安全：确保每个开发阶段的安全

更新于：2025年6月26日

9 分钟阅读

作者：Hacken

智能合约以其巨大的灵活性，管理着大量的价值和数据，基于部署在区块链上的代码执行不可变的逻辑。这促成了一个蓬勃发展的无需信任和去中心化应用生态系统，提供了优于传统系统的诸多优势。然而，这也为攻击者利用这些智能合约中的漏洞提供了机会。

仅在 2023 年第三季度，加密货币行业就遭受了总计 $7.2 亿美元的巨额损失，其中重入攻击和闪电贷攻击是主要原因。这些攻击分别造成了 8500 万美元和 580 万美元的损失，凸显了智能合约面临的威胁的复杂性和技术性。

为了应对这些威胁，我们将引导你完成安全智能合约开发的各个阶段，为增强安全性提供实用的建议和全面的指导。

什么是智能合约安全？

智能合约安全是指用于保护区块链网络中智能合约免受漏洞和攻击的措施和实践。这包括防止每个阶段（设计、开发、测试、部署和持续维护）的漏洞，确保合约正常运行、安全地处理交易，并可靠地执行其编程逻辑，而没有被操纵或出错的风险。

这种安全性至关重要，因为它防止了经济损失，维护了运营的连续性，并维护了对去中心化系统的信任。有效的安全措施包括严格的编码实践、全面的测试、警惕的部署策略以及持续的监控和更新。

目标是最大限度地降低风险，并保证智能合约按预期运行，而不会受到攻击或失败的影响。

从总体概述过渡到具体内容，让我们探讨开发安全智能合约的关键阶段。

智能合约开发概述

开发安全的智能合约涉及几个关键阶段，每个阶段都需要仔细的注意和理解。

1. 安全智能合约的设计考虑事项：我们将解释智能合约设计的基础知识，并强调理解区块链、保持设计简单和模块化的重要性等等。

2. 安全智能合约开发实践：我们将分享安全智能合约开发的有效实践。

3. 测试和审查智能合约：本节将强调彻底测试的重要性，并介绍各种工具来帮助分析你的智能合约。

4. 安全智能合约的部署：我们将讨论智能合约部署阶段的关键安全注意事项。

5. 维护智能合约安全：最后，我们将强调需要持续的监控和更新，以长期保持智能合约的安全。

在每个阶段，我们都将结合实际的例子和见解，使智能合约开发的这些复杂方面更容易理解和实施，无论你是经验丰富的 Web3 开发者还是好奇的企业家。

安全智能合约的设计考虑事项

设计安全的智能合约需要全面理解几个基本概念，以及对某些设计原则的承诺。

1. 周全考虑的系统底层业务逻辑 对于安全的智能合约开发至关重要。该逻辑应健壮、清晰，并与项目目标相符。

设计此逻辑不仅仅是模仿现有的市场解决方案，而是要理解它们、它们的优势、劣势，然后在它们的基础上进行改进。此过程包括研究其他人面临的类似挑战，向他们学习，并运用这些见解来增强你自己的设计。

请记住，每个系统都是独一无二的，适用于一个系统的可能不适用于另一个系统。因此，对你自己的解决方案进行批判性分析对于识别任何潜在的缺陷至关重要。考虑你的系统可能遇到的极端情况，以及你的智能合约将如何解决这些情况。警惕你的实施中出现的任何可能被利用的机会，就像“滑点”的例子（将在下面描述）。

2. 掌握区块链技术的本质 是一个不可或缺的先决条件。这包括理解交易如何工作、分布式账本的细节以及公钥和私钥的含义。此外，在开发安全的智能合约时，全面理解第三方系统的集成至关重要。对 UniswapV3 集成进行审计的一个真实示例清楚地说明了缺乏充分理解可能导致的结果：

function UniV3SwapInput(
    bytes memory _path,
    uint256 _sellAmount
) public override onlyBalancer {
    IV3SwapRouter.ExactInputParams memory params = IV3SwapRouter
        .ExactInputParams({
            path: _path,
            recipient: address(this),
            amountIn: _sellAmount,
            amountOutMinimum: 0
        });
    uniRouter.exactInput(params);
}

在这段代码片段中，UniswapV3 交换操作以 _sellAmount 作为输入金额执行，并且 amountOutMinimum 设置为零。此设置，其中输出 token 的最小数量（amountOutMinimum）设置为零，可能会导致一个通常被称为“滑点”的问题。

在像 Uniswap 这样的去中心化交易所的上下文中，滑点表示预期交易价格和实际执行交易价格之间的差异。它通常在高市场波动期间使用市价单时出现。在这里，由于缺少下限，交易者最终可能会因市场波动而获得低于预期的金额。

在测试期间检测此类问题可能很棘手，因为它主要在某些市场条件下显现出来。对于开发者来说，发现这种漏洞同样具有挑战性。尽管经过周密的计划和严格的测试，这些细微之处可能会被忽略，这突显了审计在开发过程中的重要作用，以及需要专业的审计员来发现和解决这些隐藏的风险。

3. 简单性和模块化的原则 是智能合约设计的另一个支柱。简单性降低了隐藏错误的风险，并促进了开发者和用户之间的更好理解。模块化，即将程序分割成单独的功能组件，允许隔离错误识别，简化故障排除，并增强开发的灵活性。

4. 可升级性 也必须在初始设计阶段加以考虑。由于区块链是不可变的，智能合约升级需要实施一些策略，例如利用代理合约，分离数据和逻辑，并确保向前兼容性。

安全智能合约开发实践

在你的智能合约系统架构经过精心计划，要使用的第三方服务被充分理解，并且更新策略经过深思熟虑之后，你现在已做好充分准备，可以继续进行开发阶段。

除了经常重复的安全开发提示，如：

• 使用最新的 Solidity 版本。
• 限制合约功能。
• 实施 Assert、Require 和 Revert 函数。
• 遵守 Checks-Effects-Interactions 模式。
• 谨慎地分配角色及其权限。
• 测试智能合约。

我想在此列表中添加我自己的建议：

1. 优先考虑 Gas 优化：智能合约的 gas 限制性质要求谨慎优化。每个操作都会产生 gas 成本，这可能会非常不稳定。通过消除不必要的计算、选择合适的数据类型以及考虑外部合约调用的 gas 成本来优化你的代码。考虑变量打包并评估循环操作的 gas 效率。这不仅降低了交互成本，还降低了可能被利用的 out-of-gas 错误的风险。我们将在下一节中讨论用于检查 gas 使用情况的工具。

2. 小心处理第三方集成：如前所述，理解你计划使用的服务至关重要。了解每个变量的功能，仔细检查潜在的缺陷，并确保数据源的相关性。例如，来自 ChainLink 的价格必须根据时间线进行验证，因为它们可能已过时。

3. 遵循官方风格指南并使用 NatSpec 文档：按照 官方风格指南 进行编码并使用 NatSpec 进行文档记录可显著提高代码的可读性。这对于可能需要审查你的代码的第三方开发人员和审计员尤其有利。这种增强的理解可以降低错误和安全问题的可能性。

测试和审查智能合约

在智能合约开发中，彻底测试的重要性再怎么强调也不为过。鉴于智能合约的不可变性和它们处理的高价值交易，任何被忽略的错误或漏洞都可能导致不可逆转的后果。因此，单元测试至关重要，理想情况下应达到 100% 的代码覆盖率。这确保了每一个函数、分支和代码行都经过验证，从而降低了在实际环境中出现意外行为或被利用的可能性。

为了测试 Solidity 代码的覆盖率，我建议使用 Solidity Coverage 插件。它可以与 Solidity Gas Reporter 有效地配对（内置于 Hardhat，也可以作为独立的 插件 用于其他环境），它可以帮助你测试智能合约的执行、交易成本以及跨不同网络的其他方面。

我还强烈提倡使用突变测试，这是一种对被测系统 (System Under Test, SUT) 进行“突变”或修改的方法。这会产生略有不同的软件版本，测试这些变体有助于评估测试检测更改的能力，从而衡量测试套件的质量并查明未充分测试的软件区域。

SuMo 专门为基于 Solidity 的智能合约设计，是一个很棒的突变测试工具。通过将小的故障或“突变”注入到源代码中，并评估测试套件是否能够检测到这些更改，SuMo 可以衡量你的测试的鲁棒性。此练习有助于发现测试中的薄弱点，从而提高其整体质量。

SuMo 以其各种突变算子而脱颖而出，这些算子既有传统的，也有 Solidity 独有的，可以根据项目需求打开或关闭。它还为突变测试过程提供自定义选项，允许选择特定的合约和测试进行突变。此外，SuMo 的测试界面具有通用性，并且与不同的测试框架和区块链模拟器兼容。

有关 SuMo 的更深入了解，请参阅 GitHub 上的 pull request：https://github.com/MorenaBarboni/SuMo-SOlidity-MUtator。

除了上述实践之外，还强烈建议使用 智能合约分析工具，例如 Slither、Solgraph、Mythril、Echidna、MythX 和 Semgrep。这些工具可以帮助检测潜在的漏洞，以可视化方式表示合约依赖关系，分析安全属性，并扫描已知问题。利用这些工具可以对你的合约进行彻底审查，并提高整体安全性。

进行安全审计是确保智能合约健壮性的另一个重要步骤。审计提供了对合约代码的系统性检查，由独立实体进行，以识别任何漏洞或错误。此过程在部署合约之前，可以为合约的安全性和完整性提供额外的保证。

安全智能合约的部署

智能合约的部署阶段与其开发阶段一样至关重要。部署过程的完整性会严重影响合约的安全性和可操作性。因此，必须解决几个注意事项，以确保顺利和安全的启动。以下是一些通用提示：

1. 首先使用测试网络：始终首先在测试网络 (Ropsten, Rinkeby, Kovan) 上部署智能合约。这使你能够在镜像主网但没有丢失真实资金风险的网络上执行测试。

2. 多轮测试：在不同级别执行多轮测试 - 单元测试、集成测试、系统测试和验收测试。这有助于识别每个级别的任何错误或漏洞。

3. 使用可重复的、自动化的部署过程：这可以使用可脚本化的部署工具（如 Truffle 迁移）来完成。目标是确保你的部署过程是确定性的、可重复的，并且可以尽可能地自动化。

4. 时间锁增加：包含时间锁定的升级或更改。如果用户不同意这些更改，这会给用户时间做出反应，从而提供额外的安全层。

5. 限制函数权限：限制合约中每个函数的权限，尤其是那些与部署和管理权限相关的函数。这是为了防止未经授权的访问并防止攻击。

6. 验证源代码：部署后，在像 Etherscan 这样的浏览器上验证你合约的源代码。此过程提高了透明度，因为任何人都可以读取合约并了解其功能。

7. 紧急停止机制：在合约中包含“紧急停止”机制。这可以在检测到异常或错误时暂停合约的某些功能。

维护智能合约安全

当我们过渡到部署后阶段时，必须认识到维护安全不是一项随着智能合约部署而结束的一次性任务。相反，这是一个需要持续监控和一致维护的持续过程。以下是一些用于管理和维护已部署智能合约安全性的有效策略：

1. 实施实时跟踪系统以持续监控你的智能合约是一种有效的策略。像 Hacken Extractor 这样的系统可以提醒你注意任何异常活动，例如交易量突然激增、可疑交易或合约余额的重大变化。监控合约的 gas 使用情况还可以提供对其与网络交互的宝贵见解，从而帮助识别潜在的优化领域或问题的存在。

2. 部署后安全维护的另一个重要方面是有效利用漏洞赏金计划。通过设置漏洞赏金计划，你可以激励社区帮助发现和报告智能合约中的漏洞。HackenProof 等平台为此类计划的管理提供专业服务，确保该过程的安全环境。这不仅增强了合约的安全性，还通过展示你对安全性的承诺来建立与用户的信任。

3. 最后，及时了解生态系统中发现的最新漏洞是关键。像 Ethereum Security Community 这样的平台策划并维护最新的 智能合约漏洞 列表。定期检查这些平台或订阅其更新可以使你了解潜在的威胁。

总之，维护智能合约安全的关键在于持续的监控、审计、更新和在你的团队中培养安全至上文化的循环。

结论

这五个关键阶段——设计、开发、测试和审查、部署和维护——每个阶段都需要其独特的安全考虑因素。周全而强大的设计、勤奋的开发、彻底的测试、谨慎的部署和持续的维护都是此过程的关键方面。此外，了解最新的漏洞，并通过漏洞赏金计划等举措利用社区的力量，可以显著增强智能合约的安全性。

最终，安全地创建、部署和维护智能合约需要强大的理解、细致的计划、全面的测试和持续的警惕。安全不足的潜在后果——从经济损失到声誉损害——都强调了这些努力的重要性。凭借这些见解和实践，开发人员和团队可以为不断发展的区块链技术中安全智能合约的领域做出贡献。

• 原文链接： hacken.io/discover/smart...
• 登链社区 AI 助手，为大家转译优秀英文文章，如有翻译不通的地方，还请包涵～