قراردادهای هوشمند (Smart Contracts) به عنوان یکی از مهم‌ترین نوآوری‌های بلاکچین، امکان اجرای خودکار تراکنش‌ها و تعاملات غیرمتمرکز را فراهم می‌کنند. این قراردادها کدهایی هستند که روی بلاکچین اجرا شده و تغییرناپذیرند. با وجود این مزایا، آسیب‌پذیری‌های امنیتی قراردادهای هوشمند می‌توانند به سوءاستفاده‌های مالی عظیمی منجر شوند. اکسپلویت‌های (Exploits) قراردادهای هوشمند به روش‌هایی اشاره دارند که مهاجمان از ضعف‌های موجود در کدهای این قراردادها سوءاستفاده کرده و کنترل دارایی‌ها را به دست می‌گیرند.

در این مقاله، به بررسی انواع مختلف حملات قراردادهای هوشمند، مثال‌های واقعی از سوءاستفاده‌های رخ داده، و راهکارهای جلوگیری از این حملات خواهیم پرداخت. هدف این مقاله آشنا کردن متخصصان امنیتی با تهدیدات قراردادهای هوشمند و ارائه روش‌هایی برای ایمن‌سازی آن‌ها است.

۱. آسیب‌پذیری‌های رایج در قراردادهای هوشمند

قراردادهای هوشمند به دلیل ماهیت تغییرناپذیر و عمومی‌شان، باید به شدت از نظر امنیتی بررسی شوند. در اینجا، برخی از مهم‌ترین ضعف‌های امنیتی قراردادهای هوشمند را بررسی می‌کنیم:

۱.۱. حمله Reentrancy (بازگشتی)

یکی از معروف‌ترین آسیب‌پذیری‌های قراردادهای هوشمند، حمله بازگشتی (Reentrancy Attack) است. در این حمله، مهاجم می‌تواند قبل از اتمام اجرای یک تابع، چندین بار آن را فراخوانی کند و بدون اینکه موجودی حسابش به‌روزرسانی شود، چندین بار برداشت انجام دهد.

مثال عملی از حمله Reentrancy

فرض کنید یک قرارداد هوشمند دارای تابعی به نام withdraw است که امکان برداشت موجودی را فراهم می‌کند. اما اگر این تابع ابتدا مبلغ را به کاربر انتقال دهد و سپس موجودی او را به‌روزرسانی کند، یک مهاجم می‌تواند از این ضعف سوءاستفاده کند:

pragma solidity ^0.8.0;

contract VulnerableContract {
    mapping(address => uint256) public balances;

    function deposit() public payable {
        balances[msg.sender] += msg.value;
    }

    function withdraw() public {
        require(balances[msg.sender] > 0, "Insufficient balance");
        payable(msg.sender).call{value: balances[msg.sender]}("");
        balances[msg.sender] = 0;
    }
}

در اینجا، مهاجم می‌تواند یک قرارداد مخرب ایجاد کند که در هنگام دریافت اتر، دوباره تابع withdraw را فراخوانی کند و قبل از اینکه مقدار balances[msg.sender] صفر شود، چندین بار برداشت انجام دهد.

راهکار جلوگیری از حمله Reentrancy

برای جلوگیری از این نوع حملات، باید ابتدا وضعیت حساب کاربر به‌روزرسانی شود و سپس انتقال وجه انجام گیرد:

function withdraw() public {
    require(balances[msg.sender] > 0, "Insufficient balance");
    uint256 amount = balances[msg.sender];
    balances[msg.sender] = 0;
    payable(msg.sender).call{value: amount}("");
}

۱.۲. Integer Overflow و Underflow

خطاهای سرریز و کم‌ریزی (Overflow و Underflow) زمانی رخ می‌دهند که مقدار متغیر از محدوده تعریف‌شده فراتر رود. در نسخه‌های قدیمی Solidity، این موضوع می‌توانست باعث تغییر غیرمنتظره مقادیر متغیرها و بروز حملات شود.

مثال عملی

contract OverflowExample {
    uint8 public smallNumber = 255;

    function increment() public {
        smallNumber += 1;
    }
}

در نسخه‌های قدیمی‌تر Solidity، مقدار smallNumber که مقدار ماکزیمم 255 را دارد، پس از افزایش یک واحد، دوباره مقدار آن صفر می‌شود که می‌تواند باعث بروز مشکلات امنیتی شود.

راهکار جلوگیری از Overflow/Underflow

استفاده از کتابخانه SafeMath یا ویژگی‌های جدیدتر نسخه‌های Solidity که به‌طور خودکار از این خطاها جلوگیری می‌کنند:

contract SafeContract {
    uint8 public safeNumber = 255;

    function increment() public {
        require(safeNumber < 255, "Value overflow");
        safeNumber += 1;
    }
}

۱.۳. حمله Front-Running

در این حمله، یک کاربر مخرب با مشاهده تراکنش‌های ارسال‌شده به شبکه، می‌تواند قبل از تأیید آن‌ها، یک تراکنش جدید با کارمزد بالاتر ارسال کند تا زودتر اجرا شود. این نوع حمله معمولاً در صرافی‌های غیرمتمرکز (DEX) دیده می‌شود.

راهکار جلوگیری از Front-Running

• استفاده از Commit-Reveal Schemes: ابتدا یک مقدار هش شده از داده‌های حساس منتشر شود و بعد از تأیید تراکنش اصلی، مقدار واقعی آن ارسال شود.
• استفاده از Private Transactions: ارسال تراکنش‌ها به صورت خصوصی به جای پخش عمومی.

۲. تحلیل یک نمونه واقعی از حمله قراردادهای هوشمند

یکی از معروف‌ترین حملات قراردادهای هوشمند، حمله‌ای بود که به قرارداد DAO در سال ۲۰۱۶ انجام شد. مهاجمان توانستند به دلیل یک آسیب‌پذیری Reentrancy، حدود ۶۰ میلیون دلار از سرمایه قرارداد را سرقت کنند. این حادثه باعث شد که اتریوم به دو شبکه Ethereum و Ethereum Classic تقسیم شود.

۳. روش‌های مقابله با Exploits در قراردادهای هوشمند

۳.۱. کدنویسی امن در Solidity

• بررسی دقیق کد برای جلوگیری از استفاده از توابع آسیب‌پذیر.
• استفاده از الگوهای امنیتی مانند Checks-Effects-Interactions برای جلوگیری از حملات بازگشتی.

۳.۲. انجام تست‌های امنیتی

• استفاده از Fuzz Testing برای بررسی رفتار غیرمنتظره قرارداد.
• تست امنیتی قراردادها با استفاده از Tools مثل:
  • Mythril
  • Slither
  • Oyente

۳.۳. استفاده از Audits و Bug Bounty

• بررسی کدهای قرارداد هوشمند توسط شرکت‌های امنیت بلاکچین.
• ایجاد برنامه‌های تشویقی یافتن باگ (Bug Bounty) برای کشف ضعف‌های امنیتی.

حملات و اکسپلویت‌های قراردادهای هوشمند می‌توانند به خسارات مالی عظیمی منجر شوند. درک آسیب‌پذیری‌های رایج مانند Reentrancy، Integer Overflow، و Front-Running برای توسعه‌دهندگان و متخصصان امنیت ضروری است. رعایت اصول کدنویسی امن، استفاده از تست‌های امنیتی، و انجام ممیزی‌های دقیق می‌تواند به کاهش خطرات این نوع تهدیدات کمک کند.

با رشد روزافزون استفاده از قراردادهای هوشمند در پروژه‌های DeFi، بازی‌های بلاکچینی و NFTها، امنیت آن‌ها اهمیت بیشتری پیدا می‌کند. بنابراین، آگاهی از اکسپلویت‌های قراردادهای هوشمند و پیاده‌سازی روش‌های مقابله با آن‌ها، یکی از مهم‌ترین مهارت‌هایی است که هر توسعه‌دهنده و متخصص امنیت بلاکچین باید داشته باشد.