SMTChecker 检查合约漏洞的超能力

译文出自：登链翻译计划

译者：翻译小组

校对：Tiny熊

理论：什么是SMTChecker？

你是否敢打保证，你刚刚部署的合约没有严重的漏洞吗？如果你像我一样，想必答案是一个响亮的不。

我在传统的软件工程中见过足够多的黑客，知道你永远不可能100%确定。这很可怕，但不同技术的组合使用可以让我们相当接近到所需要的信心。

SMTChecker就是这样给我信心的技术之一。

SMTChecker是一个对合约进行形式化验证的工具：你定义一个规范，SMTChecker以证明该合约符合该规范。如果不符合，SMTChecker通常会给你一个具体的反例：一个破坏规范的交易序列。

最重要的是什么？如果你使用Solidity，你已经有了SMTChecker-它是Solidity编译器的一部分。

不过它决不是一个无懈可击的解决方案--验证错误是慢的。最重要的是，要定义一个完整的规范是非常困难的。但即使如此，SMTChecker仍然值得一试。

以跳棋合约为例

该合约实现了一个计数器--一个在8x8棋盘上玩的跳棋游戏的棋子。

我们将设计一个LazyCounter：它不能移动，但可以通过捕获(capture)相邻的“支点”棋子，跳到对角线格子：如果当前在，想要支点棋子是，我最终会跳在，很简单吧。

//SPDX-License-Identifier:MITpragmasolidity>=0

//////}

代码很简单：我们在一个给定的位置创建一个计数器。然后它可以捕捉其他棋子。

有趣的是最后一个函数(invariant)，它定义了一个在任何时候都必须保持的不变性。这个不变性很简单--计数器不能离开棋盘。让我们编译合约，看看我们的不变性是否被破坏。

Gate

functionmove1()public{x=1;y=2;require(isValidPosition());}functionmove2()public{x=2;y=1;require(isValidPosition());}functionmove3()public{x=2;y-=1;require(isValidPosition());}functionmove4()public{x-=1;y-=2;require(isValidPosition());}functionmove5()public{x-=1;y=2;require(isValidPosition());}functionmove6()public{x-=2;y=1;require(isValidPosition());}functionmove7()public{x-=2;y-=1;require(isValidPosition());}functionmove8()public{x-=1;y-=2;require(isValidPosition());}functionget_to_7_7()publicview{assert(!(x==7&&y==7));}}

动态 | 火币全球站目前仅支持基于ERC20的SMT代币充值上账:火币官方发布公告称，火币全球站目前仅支持基于ERC20的SMT代币，暂时不支持SMT主链代币，请误将SMT主链代币充入SMT的ERC20地址。已经误充的SMT主链代币目前无法上账，将在上线SMT主链时统一予以处理。[2018/10/5]

~/hide/smtchecker_demo???solc2

contractAMMPair{IERC20Metadatax;IERC20Metadatay;uint256xReserves;uint256yReserves;uint256totalSupply;constructor(IERC20Metadata_x,IERC20Metadata_y,uint256depositX,uint256depositY){require(_x

functionaddLiquidity(uint256depositX,uint256depositY)publicreturns(uint256){require(depositX!=0,"depositX!=0");require(depositY!=0,"depositY!=0");require(depositX*1e18/depositY==xReserves*1e18/yReserves,"unbalancing");uint256extraSupply=depositX*totalSupply/xReserves;xReserves=depositX;yReserves=depositY;totalSupply=extraSupply;x

}

SMT与RDN合作推出SmartRaiden:今日SmartMesh官方推特发布，SmartMesh (SMT)和Raiden Network Token (RDN)合作推出了SmartRaiden开源技术，SmartRaiden 是移动版雷电网络，有助于提高SmartMesh 系统的功能和可扩展性。[2018/4/17]

我们可以添加什么样不变性？不多--也许储备不为空，仅此而已。

让我们把不变性的定义扩展，称之为动态不变性：知道执行addLiquidity之前和之后的状态，我们可以断言什么？

contractAMMPair{//..

}

注意结尾处的revert()--它确保了此不变函数没有副作用，让我们试试吧

~/hide/smtchecker_demo???solc--model-checker-enginechc--model-checker-show-unproved--model-checker-timeout0--model-checker-contracts3

functionaddLiquidityStateChange(uint256depositX,uint256depositY)internalreturns(uint256){require(depositX!=0,"depositX!=0");require(depositY!=0,"depositY!=0");require((depositX*1e18)/depositY==(xReserves*1e18)/yReserves,"unbalancing");uint256extraSupply=(depositX*totalSupply)/xReserves;xReserves=depositX;yReserves=depositY;totalSupply=extraSupply;returnextraSupply;}functioninvariant1()publicview{assert(xReserves>0);assert(yReserves>0);}functioninvariantAddLiquidity(uint256depositX,uint256depositY)public{uint256oldSupply=totalSupply;uint256oldXReserves=xReserves;uint256supplyAdded=addLiquidityStateChange(depositX,depositY);assert(depositX/oldXReserves==supplyAdded/oldSupply);revert("alldone");}}contractAMMPairisAMMPairEngine{IERC20x;IERC20y;constructor(IERC20_x,IERC20_y,uint256depositX,uint256depositY)AMMPairEngine(depositX,depositY){require(_x

functionaddLiquidity(uint256depositX,uint256depositY)public{addLiquidityStateChange(depositX,depositY);x

}

SMT现价报0.0537美元，跌幅为2.01%:根据火币Pro数据显示，SMT现价报0.0537美元，跌幅为2.01%。[2018/2/22]

AMMPairEngine有addLiquidityStateChange作为一个内部函数。它是由AMMPair调用的。AMMPairEngine唯一的公共函数是不变性函数。如果我们不希望它们出现在部署的代码中，则它们可以被移到AMMPairEngineTestisAMMPairEngine合约中。

~/hide/smtchecker_demo???timesolc--model-checker-enginechc--model-checker-show-unproved--model-checker-timeout0--model-checker-contracts3.sol:AMMPairEngine3.solWarning:CHC:Divisionbyzerohappenshere.Counterexample:xReserves=2,yReserves=2,totalSupply=0depositX=1depositY=1oldSupply=0oldXReserves=1supplyAdded=0Transactiontrace:AMMPairEngine.constructor(1,1)State:xReserves=1,yReserves=1,totalSupply=0AMMPairEngine.invariantAddLiquidity(1,1)AMMPairEngine.addLiquidityStateChange(1,1)--internalcall-->3.sol:117:43:|117|assert(depositX/oldXReserves==supplyAdded/oldSupply);|^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^Warning:CHC:Assertionviolationhappenshere.-->3.sol:117:9:|117|assert(depositX/oldXReserves==supplyAdded/oldSupply);|^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^solc--model-checker-enginechc--model-checker-show-unproved03.sol7.11suser0.17ssystem98%cpu7.357total

可以看到会出现除以0会导致违反断言。反例使问题很明显：合约创建者存入了1e-18的X和1e-18的Y代币。这使得合约发行了0个LP代币。我们将切换到36进制的数学，这应该可以解决这个问题。

contractAMMPairEngine{//...constructor(uint256depositX,uint256depositY){//...totalSupply=depositX*depositY;//removed'/1e18'}//...}

~/hide/smtchecker_demo???timesolc--model-checker-enginechc--model-checker-show-unproved--model-checker-timeout0--model-checker-contracts3.sol:AMMPairEngine3.solWarning:CHC:Assertionviolationmighthappenhere.-->3.sol:117:9:|117|assert(depositX/oldXReserves==supplyAdded/oldSupply);|^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^solc--model-checker-enginechc--model-checker-show-unproved03.sol75.19suser0.50ssystem99%cpu1:16.27total

SMT现价报0.06美元 涨幅5.44%:根据火币Pro数据显示，SMT现价报0.06美元，涨幅5.44%。[2018/2/12]

注意这个变化：现在没有除以0违反断言的情况，现在是Assertionviolationmighthappenhere。这里表达了不确定。我需要做更多的调查以更好地了解这里发生了什么。

更新09/05/2021:LeoAlt指出，可能发生并不足以称之为部分成功--而是SMTChecker真的很难证明这个断言，所以我们不能真的依赖它。

WechatIMG386image-20210909173722020

顺便说一句，你可以手动证明最后一个例子中的数学公式，但这显然没有扩展性，原代码中有断言违反，有一个反例：

1_H28r2hdKhCL9JAgarE53iA

证明新代码中没有违反断言的情况：

1_F9k9Dwa8_Lba-4zTG68q9w

结论

当我们编写合约的时候考虑到它，那每个人都可以享受到SMTChecke自动形式化验证的好处。

我希望能花些时间深入研究SMTChecker，敬请关注。

其他的替代品

Manticore是一个符号执行引擎，可以做与SMTChecker类似的事情。一方面它是高度可编程的，但它做更少的事情。另一方面，这些事情是可实现的，另外我们对验证过程有更多的控制

Echidna是一个模糊工具--使用类似于不变性的想法，随机地试图找到破坏它们的输入。它并不能证明不变性的成立，但可以快速发现很多非边缘案例的缺陷。Echidna使用与Manticore相同的语法，因此它们都可以并行使用。

Scribble采取了一种不同的方法--用动态不变性对每个函数进行注解。它使用自己的语言来描述不变性，并且可以用物化的不变性来记录你的代码。

大量的静态分析/其他模糊分析工具--它们非常有用，但不在本文的讨论范围之内。

鸣谢

AlbertoCuestaCa?ada为上述大多数参考资料和最小AMM的想法。

本翻译由CellETF赞助支持。

来源：https://medium.com/@sblowpckcr/smtchecker-almost-practical-superpower-5a3efdb3cf19

参考资料

登链翻译计划:https://github.com/lbc-team/Pioneer

翻译小组:https://learnblockchain.cn/people/412

Tiny熊:https://learnblockchain.cn/people/15

SMTChecker:https://docs.soliditylang.org/en/v0.8.7/smtchecker.html

积极(aggressive):https://docs.soliditylang.org/en/v0.8.7/smtchecker.html#timeout

准确(accurate):https://docs.soliditylang.org/en/v0.8.7/smtchecker.html#constrained-horn-clauses-chc

这里:https://docs.soliditylang.org/en/v0.8.7/smtchecker.html#smt-and-horn-solvers

可以可以帮助发现重入问题:https://docs.soliditylang.org/en/v0.8.7/smtchecker.html#external-calls-and-reentrancy

LeoAlt:https://twitter.com/leonardoalt

你可以手动证明最后一个例子中的数学公式:https://github.com/sblOWPCKCR/smtchecker_demo/blob/main/z3.ipynb

Manticore:https://github.com/trailofbits/manticore

Echidna:https://github.com/crytic/echidna

Scribble:https://consensys.net/diligence/scribble/

AlbertoCuestaCa?ada:https://medium.com/u/8206cbb70805?source=post_page-----5a3efdb3cf19--------------------------------

CellETF:https://celletf.io/?utm_souce=learnblockchain

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