スマートコントラクトのセキュリティ：再入可能性脆弱性の理解と防止

再入攻撃は、スマートコントラクト開発における最も重要なセキュリティ脅威の一つです。この技術分析は、再入脆弱性のメカニズムを説明し、あなたのコントラクトを保護するための包括的な防御戦略を提供します。

リエントランシー攻撃とは？

再入可能性は、スマートコントラクトの関数が実行中に中断され、最初の呼び出しが完了する前に再度呼び出される場合に発生します。技術的な用語で言えば、再入可能性は、外部呼び出しを通じて制御フローを操作することによってスマートコントラクトの実行コンテキストを悪用します。

契約Aが契約Bと相互作用する際、脆弱性が生じるのは、契約Bが契約Aの実行がまだ進行中である間に契約Aにコールバックできるためです。この再帰的な呼び出しパターンは、契約の状態を操作し、資金を引き出すために悪用される可能性があります。

攻撃メカニクス：再入可能性の仕組み

2つの契約があるシナリオを考えてみてください:

• コントラクトA: 10 ETHを保有する脆弱なコントラクト
• 契約B：契約Aに1 ETHが預けられた悪意のある契約

攻撃の流れはこのパターンに従います。

1. コントラクトBはコントラクトAのwithdraw()関数を呼び出します
2. コントラクトAはコントラクトBの残高が0より大きいことを確認します (チェックを通過します)
3. コントラクトAは、残高記録を更新する前にコントラクトBに1 ETHを送信します。
4. ETHの転送が契約Bのフォールバック関数をトリガーする
5. フォールバック関数内で、契約Bは契約Aのwithdraw()を再度呼び出します。
6. 契約Aがまだ契約Bの残高を更新していないため、チェックは再び通過します
7. コントラクトAはコントラクトBに別のETHを送信します
8. このサイクルは、契約Aの資金が枯渇するまで繰り返されます。

重要な脆弱性は、契約Aの実行順序にあります：内部状態を更新する前に、外部呼び出し(を実行してETH)を送信し、残高を(ゼロに設定します)。

リエントランシーに対する3つの防御テクニック

1.noReentrant 修飾子による関数レベルの保護

noReentrantモディファイアは、関数が再帰的に呼び出されるのを防ぐロック機構を実装しています:

ソリディティ // 再入可能性を追跡するための状態変数 bool private locked = false;

// 再入場を防ぐための修飾子 修飾子 noReentrant() { require(!locked, "リエントラントコール"); ロック = true; _; ロック = false; }

// 保護された関数 関数 withdraw() public noReentrant { // 関数のロジックここに }

このアプローチは、保護された関数の同時実行を防ぐ契約全体の状態変数を維持することによって、再入可能性の試みをブロックします。

2. チェック-エフェクト-インタラクションパターン

このパターンは、コードを特定の操作のシーケンスに従うように再構築します:

1. チェック: 条件(を確認する。例: 残高 > 0)
2. 効果: ステート変数を更新 ( 例えば、バランスを設定 = 0)
3. インタラクション: 外部コールを実行する (e.g., ETHを転送)

脆弱なコードと保護されたコードの比較:

傷つきやすい： ソリディティ 関数 withdraw() external { uint bal = 残高[msg.sender]; require(bal > 0);

// 効果の前のインタラクション (vulnerable)

送信された(bool、 ) = msg.sender.call{value: bal}(""); require(sent、「Ether の送信に失敗しました」);

balances[msg.sender] = 0; // 再入可能性が発生した場合、到達することは決してないかもしれません

}

保護された: ソリディティ 関数 withdraw() external { uint bal = 残高[msg.sender]; require(bal > 0);

// インタラクション前の効果 (secure)

残高[msg.sender] = 0;

送信された(bool、 ) = msg.sender.call{value: bal}(""); require(sent、「Ether の送信に失敗しました」); }

外部インタラクションの前に状態を更新することで、外部呼び出しが再入可能な関数呼び出しを引き起こしても、契約は安全なままです。

3. グローバル再入防止策によるクロスコントラクト保護

複数の相互作用するコントラクトを持つプロジェクトにおいて、共有の再入防止ガードは包括的な保護を提供します。

ソリディティ 再入保護のための中央契約 契約 GlobalReentrancyGuard { mapping(address => bool)プライベート_status。

関数 _beforeNonReentrant() 内部 { require(_status[msg.sender] == false, "ReentrancyGuard: 再入可能な呼び出し"); _status[msg.sender] = true; }

関数 _afterNonReentrant() 内部 { _status[msg.sender] = false; } }

// コントラクト内でのガードの使用 contract ProtectedContract is GlobalReentrancyGuard { 関数 protectedFunction() external { _beforeNonReentrant();

    // プロテクトされた関数のロジックはここに

_afterNonReentrant(); } }

この技術は、エコシステム内の複数の契約にわたる実行状態を追跡するグローバルな状態レジストリを維持することによって、クロス契約の再入を防ぎます。

セキュリティベストプラクティス

再入攻撃に対する包括的な保護を確保するために：

1. 複数の防御層を適用する: 最大のセキュリティのために、チェック-効果-相互作用パターンを再入場ガードと組み合わせる
2. 徹底的なテストを行う: Mythrilのような専門的なツールを使用して、潜在的な再入可能性の脆弱性を検出する
3. 確立されたパターンに従う: プロジェクト内のすべての契約にわたってセキュリティ対策を一貫して実施する
4. 監査された依存関係を使用する: 実績のあるセキュリティ記録を持つ信頼性の高いライブラリを取り入れる
5. 最初に残高を更新: 外部呼び出しや転送を行う前に、常に状態を変更してください。

これらの防御メカニズムを実装することで、ブロックチェーンセキュリティにおける最も危険な攻撃ベクターの1つからスマートコントラクトを効果的に保護することができます。