An empirical analysis of smart contracts: platforms, applications, and design patterns
智能合约是一种计算机程序，可以由相互不信任的节点网络一致地执行，而无需可信机构的仲裁。由于其对篡改的适应能力，智能合约在许多情况下都很有吸引力，特别是在那些需要转移资金以遵守某些约定规则的情况下（如在金融服务和游戏中）。在过去的几年里，已经提出了许多智能合约平台，其中一些已经实际实施和使用。我们研究了智能合约的概念如何在其中一些平台中解释。重点关注两个最广泛的，比特币和以太坊，我们量化了智能合约在其应用领域的使用。我们还分析了以太坊中最常见的编程模式，其中提供了智能合约的源代码。
2017-03-18 cs.CR
zkHawk: Practical Private Smart Contracts from MPC-based Hawk
近年来，随着第一个加密货币比特币的发布，加密货币受到了大量的研究关注。随着加密货币交易的增加，对智能合约的需求也在增加。简而言之，智能合约是数字执行的合约，其中一些方执行共同的目标。当前大多数智能合约的主要问题是，无论是区块链还是其他方，对合约的一方输入都没有隐私。我们的研究建立在Hawk项目的基础上，该项目提供交易隐私以及对智能合约的支持。然而，Hawk依赖于一个被称为管理者的特殊受信任方，该管理者必须被信任不会泄露每一方对智能合约的输入。在本文中，我们提出了一种实用的私有智能合约协议，该协议用MPC协议代替管理器，使得MPC协议执行的功能相对较轻，涉及到对智能合约功能添加的很少开销，并使用实际的sigma协议和同态承诺向区块链证明智能合约的传入余额之和与传出余额之和相匹配。平衡。
2022-05-15 cs.CR
Introduction to Decentralization and Smart Contracts
这项工作的目的是研究区块链网络上去中心化和智能合约的使用。我们研究了智能合约在比特币、以太坊和Hyperledger Fabric平台上的实现和使用。此外，我们还研究了共识算法及其各自的用途，并在必要时提到了它们的优点和缺点。最后，有一个例子合同，这意味着是一个接近直接翻译的一般法律房屋租赁合同，以显示如何翻译一个法律合同。
2019-03-12 cs.CR
Blockchain-based Smart Contracts: A Systematic Mapping Study
区块链技术的一个吸引人的特点是智能合约。智能合约是在区块链之上运行的可执行代码，用于在不受信任的第三方参与的情况下促进、执行和强制执行不受信任的各方之间的协议。在本文中，我们进行了一个系统的映射研究，从技术角度收集了所有与智能合约相关的研究。这样做的目的是确定当前的研究主题和未来智能合约研究面临的挑战。我们从不同的科学数据库中提取了24篇论文。结果显示，大约三分之二的论文集中在识别和解决智能合约问题上。确定了四个关键问题，即编纂、安全、隐私和性能问题。其余的论文重点关注智能合约应用或其他智能合约相关主题。需要在未来的研究中解决的研究差距。
2017-10-17 cs.CR
Security Aspects of Internet of Things aided Smart Grids: a Bibliometric Survey
将传感器和通信技术集成到电力系统中，称为智能电网，是科学技术领域的一个新兴课题。智能电网的关键问题之一是其对网络威胁的脆弱性增加。因此，在文献中提出了各种类型的威胁和防御机制。本文提供了一个文献计量学调查的研究论文集中在物联网（IoT）辅助智能电网的安全方面。据作者所知，这是这一特定领域的第一篇文献计量学调查论文。对所有期刊文章进行文献计量学分析，并按日期，作者和关键概念对结果进行排序。此外，本文还总结了智能电网面临的网络威胁类型、文献中提出的各种安全机制以及智能电网安全领域的研究空白。
2020-05-02 cs.CR
SmartCert: Redesigning Digital Certificates with Smart Contracts
传输层安全（TLS）协议及其公钥基础设施（PKI）被广泛应用于Internet中以实现安全通信。由受信任的证书颁发机构（CA）验证域所有权是颁发数字证书的关键步骤，但不幸的是，此过程提供的安全级别很差。在这项工作中，我们提出了SmartCert，这是一种基于智能合约来改进数字证书的新方法。SmartCert中的证书传达有关其验证状态的详细信息，该状态不断变化，但仅针对指定的智能合约代码和单个域策略。颁发和更新证书的CA承担责任，其行为是透明的，并受到代码的监控。我们提出了SmartCert的实施和评估，并讨论其部署。
2020-03-30 cs.CR
AntFuzzer: A Grey-Box Fuzzing Framework for EOSIO Smart Contracts
在过去的几年里，针对EOSIO智能合约漏洞的几次攻击给这个流行的区块链平台造成了严重的财务损失。作为一种轻量级的测试生成方法，灰盒模糊技术可以提高EOSIO智能合约的安全性。然而，从头开始为EOSIO智能合约开发一个实用的灰盒模糊器是耗时的，并且需要对EOSIO内部结构有深入的了解。在这项工作中，我们提出了AntFuzzer，这是EOSIO智能合约的第一个高度可扩展的灰盒模糊框架。AntFuzzer实现了一种新颖的方法，该方法与AFL接口，以对EOSIO智能合约进行AFL风格的灰盒模糊。与黑盒模糊工具相比，AntFuzzer可以有效地触发那些难以覆盖的分支。在我们的基准数据集中，它在37.5%的智能合约上实现了代码覆盖率的提高。AntFuzzer为用户提供了统一的接口，以便针对不断出现的漏洞轻松开发新的检测插件。我们在AntFuzzer上实现了6个检测插件，用于检测EOSIO智能合约的主要漏洞。在我们对4，616个真实智能合约进行的大规模模糊测试中，AntFuzzer成功检测到741个漏洞。实验结果证明了AntFuzzer算法和我们的检测算法的有效性和效率。
2022-11-02 cs.CR
SmartScan: An approach to detect Denial of Service Vulnerability in Ethereum Smart Contracts
区块链技术（BT）以太坊智能合约允许可编程交易，这些交易涉及独立于中央授权机构的BT网络上的同行之间的货币资产转移。以太坊智能合约是部署为去中心化应用程序的程序，具有区块链共识协议的构建块。这项技术使消费者能够在透明和无冲突的环境中达成协议。然而，这些智能合约中的安全漏洞对应用程序及其消费者构成了潜在威胁，并在过去造成了巨大的经济损失。在本文中，我们提出了一个框架，结合静态和动态分析来检测由于以太坊智能合约中的意外恢复而导致的拒绝服务（DoS）漏洞。我们的框架SmartScan静态扫描测试中的智能合约（SCUT），以识别这些SCUT中可能存在漏洞的模式，然后使用动态分析来精确确认其对DoS-Unexpected Revert漏洞的利用，从而实现更高的性能和更精确的结果。我们在从Etherscan收集的500个智能合约上评估了SmartScan。与现有的最先进的技术相比，我们的方法在精确度和召回率方面有所提高。
2021-05-20 cs.CR
Abusing the Ethereum Smart Contract Verification Services for Fun and Profit
本文首次全面分析了以太坊智能合约验证服务的安全性，发现了8类共19个可被滥用以传播恶意合约的漏洞，呼吁社区紧急应对此类威胁。
2023-07-02 cs.CR
Reentrancy Vulnerability Identification in Ethereum Smart Contracts
以太坊智能合约使用区块链在没有中央代理的网络上的对等体之间传输价值。这些程序部署在区块链共识协议之上运行的去中心化应用程序上，使人们能够在透明和无冲突的环境中达成协议。这些智能合约中的安全漏洞对应用程序构成了潜在威胁，并给用户造成了巨大的经济损失。在本文中，我们提出了一个结合静态和动态分析来检测以太坊智能合约中的可重入漏洞的框架。该框架基于测试中智能合约的ABI规范生成攻击者合约，并分析合约交互以精确报告可重入漏洞。我们对Etherscan的5个修改后的智能合约进行了初步评估，我们的框架能够检测到所有修改后的合约中的重入漏洞。我们的框架静态分析智能合约以识别潜在的脆弱功能，然后使用动态分析来精确确认可重入漏洞，从而提高性能并减少误报。
2021-05-06 cs.CR
Vulnerabilities of smart contracts and mitigation schemes: A Comprehensive Survey
本文通过文献综述与实验测试相结合的方式，系统梳理智能合约常见漏洞及缓解方案，特别关注NFT碎片化带来的新风险，并对社区主流工具进行实测评估，最终给出安全智能合约开发综合指南。
2024-04-08 cs.CR
A formal model of Algorand smart contracts
我们开发了Algorand无状态智能合约的正式模型（无状态ASC1）。我们利用我们的模型来证明Algorand区块链的基本属性，并建立一些原型智能合约的安全性。在这样做的同时，我们强调了Algorand支持的各种设计模式。我们进行实验来验证我们的正式模型的一致性的实际执行。
2021-01-26 cs.CR
A security framework for Ethereum smart contracts
针对智能合约漏洞分析工具异构、学习曲线陡峭的问题，提出以太坊安全分析框架ESAF，统一并简化漏洞分析，兼具持久监控与经典分析功能。
2024-02-05 cs.CR
Smart Contract Security Beyond Detection
本文探讨智能合约安全研究的新方向，包括语义推理、自动修复、对抗鲁棒性和实时漏洞检测，提出四个研究方向并连接最新研究成果，帮助学生制定技术扎实、可测量的毕业设计。
2026-05-16 cs.CR
Hunting for Re-Entrancy Attacks in Ethereum Smart Contracts via Static Analysis
以太坊智能合约是在由点对点网络管理的基于共识的区块链中部署和执行的程序。近年来，已经发现了几种旨在窃取以太坊中使用的加密货币Ether的重入攻击，这些加密货币存储在部署的智能合约中。这种攻击的对策是基于执行智能合约本身的动态分析，但它需要花费以太币和提前分析攻击模式的知识。在本文中，我们提出了一个名为\textit{RA (Re-entrancy Analyzer)}的静态分析工具，它结合了符号执行和等价性检查，通过可满足性模理论求解器来分析智能合约对重入攻击的脆弱性。与现有工具相比，RA支持仅使用目标智能合约的以太坊虚拟机字节码来分析合约间行为，即，即使事先不知道攻击模式，也不消耗以太币。此外，RA可以在不执行智能合约的情况下验证是否存在重入攻击漏洞，并且不会提供误报和漏报。我们还提出了一个RA的实现，以评估其在分析部署的智能合约对重入攻击的脆弱性方面的性能，并表明RA可以精确地确定哪些智能合约是脆弱的。
2020-07-02 cs.CR
VOLCANO: Detecting Vulnerabilities of Ethereum Smart Contracts Using Code Clone Analysis
基于区块链技术（BT）的以太坊智能合约使区块链网络上的同行之间的货币交易独立于中央授权机构。以太坊智能合约是部署为去中心化应用程序的程序，具有区块链共识协议的构建块。这使消费者能够在透明和无冲突的环境中达成协议。然而，这些智能合约中存在一些安全漏洞，对应用程序及其消费者构成潜在威胁，并在过去造成了巨大的经济损失。本文提出了一个框架和实证分析，使用代码克隆检测技术来识别智能合约中的漏洞及其变化。我们的实证分析是使用Nicad代码克隆检测工具在大约5万个以太坊智能合约的数据集上进行的。我们在两个数据集上评估了VOLCANO，一个数据集具有已确认的漏洞，另一个数据集具有从Etherscan收集的大约50k个随机智能合约。与两种公开可用的静态分析器检测智能合约中的漏洞相比，我们的方法在覆盖率和效率方面都有所改进。据我们所知，这是第一项使用克隆检测技术来识别以太坊智能合约中的漏洞及其演变的研究。
2022-03-01 cs.CR
Lighting the Way to a Smart World: Lattice-Based Cryptography for Internet of Things
乌克兰电网的网络攻击提醒我们，智能物联网（IoT）可以帮助我们控制灯泡，但如果受到攻击，它也可能把我们带入黑暗。目前，许多文献都试图解决物联网安全问题，但很少有人考虑到量子计算的进步对物联网的严重威胁。作为未来后量子密码学标准的候选者，格密码学具有安全性强、效率高等优点，非常适合物联网应用。在本文中，我们总结了基于格的密码学的优点及其在物联网设备上实现的最新技术。
2018-05-13 cs.CR
How Do Smart Contracts Benefit Security Protocols?
智能合约最近被许多安全协议采用。然而，现有的研究缺乏令人满意的理论支持，合同如何有利于安全协议。本文旨在对基于智能合约（SC）的安全协议进行系统分析，以弥补参数和声明不明确的缺陷。本文首先研究了\textit{state of the art studies}，并在定义了语法和假设的基础上建立了智能合约协议的形式化模型。然后，我们将我们的形式化框架应用于两个具体的指令，以探索相应的优点和理想的属性。通过我们的分析，我们抽象出三个通用属性（\textit{non-repudiation, non-equivocation, and non-frameability}），并相应地识别出两种模式。(1)智能合约可以作为一个自治的用户来协助可信第三方（TTP）;（2）智能合约可以取代传统的TTP。据我们所知，这是第一个研究提供了深入的讨论SC为基础的安全协议从严格的理论角度。
2022-04-20 cs.CR
HCC: A Language-Independent Hardening Contract Compiler for Smart Contracts
本文提出语言无关的编译器 HCC，利用代码属性图在源码层自动插入安全检查，可防御六类常见智能合约漏洞，并在大规模真实合约上验证其实用性与防护效果。
2024-12-05 cs.CR
Towards Safer Smart Contracts: A Sequence Learning Approach to Detecting Security Threats
对智能合约中安全漏洞的符号分析已被证明对于分析预定义的漏洞属性很有价值。虽然一些符号工具执行复杂的分析步骤，但它们需要预定的调用深度来搜索易受攻击的执行路径，并且搜索时间随着深度而增加。自2015年12月以来，以太坊等区块链上的合约数量增加了176倍。如果这些符号工具不能及时分析越来越多的合同，整个类别的漏洞可能会造成不可挽回的损失。在本文中，我们的目标是拥有更安全的智能合约来应对新出现的威胁。我们提出了使用机器学习（长短期记忆（LSTM））顺序学习智能合约弱点的方法，这使我们能够相对快速地检测新的攻击趋势，从而产生更安全的智能合约。我们对620，000个智能合约的实验研究证明，我们的模型可以轻松扩展以分析大量合约;也就是说，随着合约复杂性的增加，LSTM保持接近恒定的分析时间。此外，我们的方法实现了$99\%$测试的准确性，并正确地分析合同的假阳性（FP）错误的符号工具。
2019-06-07 cs.CR
Empirical Vulnerability Analysis of Automated Smart Contracts Security Testing on Blockchains
新兴的区块链技术支持去中心化计算范式的转变，并且是一种快速接近的现象。虽然区块链主要被认为是比特币的基础，但由于智能合约的引入，其应用已经远远超出了加密货币。智能合约是一种自我执行的软件，它驻留并运行在托管区块链上。使用基于区块链的智能合约进行安全和透明的管理，以管理互联网环境（主要是物联网）中的交互（身份验证、连接和交易），是研究和实践的一个利基领域。然而，由于底层特定领域语言的复杂语义及其可测试性，编写值得信赖和安全的智能合约可能具有巨大的挑战性。有一些引人注目的事件表明，区块链智能合约可能包含各种代码安全漏洞，从而引发财务损害。当涉及到智能合约的安全性时，拥有编写合约能力的开发人员应该能够在将其部署到区块链上的不可变环境之前测试其代码，以诊断安全漏洞。然而，只有少数智能合约的安全测试工具。这意味着现有的自动智能合约安全测试研究还不够充分，仍处于起步阶段。为了更容易地实现区块链智能合约在安全和隐私方面的应用，我们应该在广泛实施之前首先了解它们的漏洞。因此，本文的目标是对当前静态智能合约安全测试工具进行一次影响深远的实验性评估，为目前应用最广泛的区块链、以太坊及其领域专用程序设计语言Solidity提供第一...
2018-09-07 cs.CR
Detecting Standard Violation Errors in Smart Contracts
SOLAR是一种自动检测以太坊智能合约中违反标准错误的分析工具。给定智能合约的以太坊虚拟机（EVM）字节码和用户指定的来自ERC-20等技术标准的约束或不变量，SOLAR象征性地执行合约，探索所有可能的执行路径，并检查是否可能发起一系列恶意事务以违反指定的约束或不变式。我们的实验结果突出了太阳能在智能合同中发现新的错误的有效性。在评估的779份ERC-20和310份ERC-721智能合约中，SOLAR在197份易受攻击的合约中发现了255个标准违规错误，其中只有3个误报。我们的研究结果对操纵公开交易数字资产的关键智能合约中普遍存在的标准违规错误发出了警告
2019-02-18 cs.CR
Securify: Practical Security Analysis of Smart Contracts
无许可区块链允许执行任意程序（称为智能合约），使相互不信任的实体能够在不依赖可信第三方的情况下进行交互。尽管有潜力，但反复出现的安全问题动摇了人们对智能合约处理数十亿美元的信任。为了解决这个问题，我们提出了Securify，一个以太坊智能合约的安全分析器，它是可扩展的，完全自动化的，并且能够证明合约行为对于给定的属性是安全/不安全的。Securify的分析包括两个步骤。首先，它象征性地分析合同的依赖图，从代码中提取精确的语义信息。然后，它检查合规性和违规模式，这些模式捕获了证明属性是否成立的充分条件。为了启用可扩展性，所有模式都用指定的特定于域的语言指定。Securify是公开发布的，它已经分析了用户提交的超过18000个合同，并定期被专家用于进行安全审计。我们在现实世界的以太坊智能合约上对Securify进行了广泛的评估，并证明它可以有效地证明智能合约的正确性并发现关键违规行为。
2018-08-24 cs.CR
Bridging Immutability with Flexibility: A Scheme for Secure and Efficient Smart Contract Upgrades
针对智能合约不可篡改性导致升级难、现有升级机制成本高且安全性不足的问题，提出FlexiContracts+方案，可在以太坊上实现安全原地升级并保留历史数据，平衡了不可篡改性与灵活性，提升了智能合约系统能力。
2025-04-13 cs.CR
HoRStify: Sound Security Analysis of Smart Contracts
加密货币以太坊是智能合约使用最广泛的执行平台。智能合约是分布式应用程序，可以管理金融资产，因此可以实现先进的金融工具，如去中心化交易所或自治组织（DAO）。它们的金融性质使智能合约成为一个有吸引力的攻击目标，正如对流行合约的大量利用所证明的那样，这些利用导致了数百万美元的经济损失。这种无处不在的攻击危险激发了对健全的静态分析工具的需求，这些工具可以帮助智能合约开发人员在部署之前消除合约漏洞。对EVM合约进行合理且有见地的漏洞评估是一项艰巨的挑战，因为合约在一个基本未知且可能充满敌意的执行环境中执行低级字节码。到目前为止，还没有可证明的可靠的自动分析器，允许基于程序依赖性验证安全属性，即使流行的攻击类属于这一类。在这项工作中，我们提出了HoRstify，这是第一个基于声音静态分析的以太坊智能合约依赖属性的自动分析器。HoRStify的理由，其合理性证明的静态程序切片，我们实例化的EVM字节码的语义的正式证明框架。我们证明了HoRStify足够灵活，可以充分验证不存在著名的攻击类，如时间戳依赖，同时，性能足以分析现实世界的智能合约。
2023-01-31 cs.CR
The Art of The Scam: Demystifying Honeypots in Ethereum Smart Contracts
现代区块链，如以太坊，可以执行所谓的智能合约-在分散的节点网络上执行的程序。随着智能合约变得越来越受欢迎并带来更多价值，它们成为攻击者更感兴趣的目标。在过去的几年里，一些智能合约被攻击者利用。然而，一种更积极主动的方法似乎正在兴起，攻击者不再搜索易受攻击的合同。相反，他们试图通过部署包含隐藏陷阱的看似脆弱的合同来引诱受害者进入陷阱。这种新型的合同通常被称为蜜罐。在本文中，我们通过调查蜜罐智能合约的流行程度、行为和对以太坊区块链的影响，首次对蜜罐智能合约进行了系统分析。我们开发了一个分类的蜜罐技术，并使用它来构建HoneyBadger -一个工具，采用符号执行和定义良好的算法来暴露蜜罐。我们对200多万份智能合约进行了大规模分析，结果表明，我们的工具不仅精度高，而且效率高。我们识别了690个蜜罐智能合约以及240个野生受害者，蜜罐创建者的累计利润超过90，000美元。我们的人工验证表明，87%的报告合同确实是蜜罐。
2019-05-29 cs.CR
SmartSync: Cross-Blockchain Smart Contract Interaction and Synchronization
由于区块链网络的碎片化和可扩展性解决方案（如侧链和分片）的增加，跨区块链通信已经获得了吸引力。通过SmartSync，我们提出了一个跨区块链智能合约交互的新概念，该概念可以在支持相同执行环境的任意区块链网络上创建客户端合约。客户端合约镜像原始实例的逻辑和状态，并支持无缝的链上函数执行，提供最新的状态。同步合约为目标区块链上托管的其他应用程序提供即时只读函数调用。因此，缓解了当前跨链通信的限制，并实现了新形式的合同交互。状态更新使用Merkle证明以可验证的方式传输，不需要可信的中介。为了允许轻量级同步，我们引入了转换确认，以促进可验证状态转换的应用，而无需重新执行源区块链的交易。我们通过提供一个原型实现来证明这一概念的合理性，该原型实现在兼容EVM的区块链上启用智能合约分叉、状态同步和链上验证。我们的评估证明了SmartSync对于当前用例的适用性，这些用例提供了对目标区块链上的第三方合同的最新状态的访问。执行成本与值更新的数量呈次线性关系，并取决于相应Merkle证明的深度和索引。
2022-01-21 cs.CR
Security Analysis Methods on Ethereum Smart Contract Vulnerabilities: A Survey
智能合约是以传统应用程序和区块链上的分布式数据存储为特征的软件程序。以太坊是一个著名的区块链平台，支持智能合约。智能合约在关键的去中心化应用程序中充当自主智能体，并持有大量加密货币来执行可信交易和协议。在2016年至2018年期间，数百万美元的智能合约资产被窃取或冻结，这些攻击是臭名昭著的，例如DAO攻击、奇偶校验多签名钱包攻击和整数下溢/上溢攻击。这些攻击是由设计和实现软件代码中的技术缺陷引起的。然而，由于Solidity语言的脚本性质和区块链的不可更新特性，还将发现更多严重程度较低的漏洞。因此，我们调查了智能合约程序中的16个安全漏洞，其中一些漏洞没有适当的解决方案。本次调查旨在从以太坊智能合约的内部机制和软件安全漏洞的角度来识别以太坊智能合约中的关键漏洞。通过关联16个以太坊漏洞和19个软件安全问题，我们预测许多攻击尚未被利用。我们已经探索了许多软件工具来检测智能合约在静态分析，动态分析和形式化验证方面的安全漏洞。该调查介绍了智能合约中的安全问题以及可用的分析工具和检测方法。我们还调查了工具或分析方法在智能合约的安全漏洞方面的局限性。
2020-09-16 cs.CR
Security Analysis of EOSIO Smart Contracts
EOSIO区块链是代表性的委托权益证明（DPoS）区块链平台之一，最近发展迅速。与此同时，也发现了一些针对顶级EOSIO DApp及其智能合约的漏洞和高调攻击，并在野外观察到，导致严重的财务损失。EOSIO的大多数智能合约都不是开源的，它们通常被编译为WebAssembly（Wasm）字节码，因此分析和检测可能存在的漏洞具有挑战性。在本文中，我们提出了EOSAFE，这是第一个可用于在字节码级别自动检测EOSIO智能合约漏洞的静态分析框架。我们的框架包括一个用于Wasm的实用符号执行引擎，一个用于EOSIO智能合约的定制库仿真器，以及四个由算法驱动的检测器，用于识别EOSIO智能合约中四个最常见的漏洞。实验结果表明，EOSAFE在检测漏洞方面取得了令人满意的结果，F1测量值为98%。我们已将EOSAFE应用于生态系统中所有活跃的53，666个智能合约（截至2019年11月15日）。我们的研究结果表明，超过25%的智能合约是脆弱的。我们进一步分析了针对这些易受攻击的智能合约的可能的利用尝试，并确定了48次野外攻击（其中25次已被DApp开发人员证实），造成至少170万美元的经济损失。
2020-07-30 cs.CR
EF/CF: High Performance Smart Contract Fuzzing for Exploit Generation
本文提出高性能以太坊智能合约模糊测试器 EF/CF，通过将字节码转译为 C++ 并利用结构感知变异与 ABI 生成有效输入，高效检测重入等复杂漏洞并自动生成窃取以太币的交易序列。
2023-04-13 cs.CR
Sereum: Protecting Existing Smart Contracts Against Re-Entrancy Attacks
最近，一些现有的区块链系统在智能合约中出现了重大错误和漏洞。尽管文献中有许多关于保护智能合约的建议，但这些建议主要集中在证明合约中某种类型的漏洞的正确性或不存在，但无法保护已部署的（遗留）合约免受利用。在本文中，我们在重入漏洞的背景下解决了这个问题，并提出了一种新的智能合约安全技术，称为Sereum（安全以太坊），它可以基于运行时监控和验证以向后兼容的方式保护现有的已部署合约免受重入攻击。Sereum不需要任何修改，也不需要现有合约的任何语义知识。通过使用以太坊区块链的实现和评估，我们表明Sereum覆盖了智能合约的实际执行流程，可以准确地检测和防止攻击，误报率低至0.06%，运行时开销可以忽略不计。作为一个副产品，我们开发了三个先进的重入攻击，以证明现有的离线漏洞分析工具的局限性。
2018-12-14 cs.CR
Towards Safer Smart Contracts: A Survey of Languages and Verification Methods
在不到十年的时间里，公共分布式账本的市值超过了2050亿美元，已经得到了广泛的采用。除了新颖的共识机制，它们的成功也要归功于智能合约。这些程序允许不信任的各方签订自主执行的协议。然而，智能合约中的实施问题给此类合约的用户造成了严重损失。通过引入新的程序设计语言和先进的验证方法，为提高其安全性作出了重大努力。我们分两部分对这些努力进行了概述。首先，我们介绍几种专注于安全功能的智能合约语言。为此，我们提出了一个关于范式，类型，指令集，语义和计量的概述。其次，我们研究了智能合约和分布式账本的验证工具和方法。因此，我们介绍他们的验证方法，自动化水平，覆盖范围和支持的语言。最后，我们提出了未来的研究方向，包括形式语义，验证编译器，自动验证。
2018-11-01 cs.CR
From Contracts to Code: Automating Smart Contract Generation with Multi-Level Finite State Machines
本文提出一种多层级有限状态机模型，通过形式化框架抽象智能合约开发中的技术复杂性，提升模块化与可追踪性，并验证生成合约的安全性。
2025-07-22 cs.CR
SoK: TEE-assisted Confidential Smart Contract
基于区块链的智能合约缺乏隐私性，因为合约状态和指令码都是公开的。将智能合约执行与可信执行环境（TEE）相结合，提供了一种有效的解决方案，称为TEE辅助智能合约，用于保护合约状态的机密性。然而，联合治疗的方法多种多样，缺乏系统的研究。新发布的系统可能无法从现有协议中吸取经验，例如重复已知的设计错误或以不安全的方式应用TEE技术。在本文中，我们首先调查和分类现有的系统分为两种类型：第一层的解决方案和第二层的解决方案。然后，我们建立了一个分析框架来捕获它们的共同点，包括所需的属性（对于合同服务），威胁模型和安全考虑因素（对于底层系统）。基于我们的分类法，我们确定了它们的理想功能，并揭示了每个规范设计中挑战的根本缺陷和原因。我们相信，这项工作将为TEE辅助的智能合约的开发提供指导，并为评估未来TEE辅助的机密合约系统提供框架。
2022-04-20 cs.CR
FlexiContracts: A Novel and Efficient Scheme for Upgrading Smart Contracts in Ethereum Blockchain
针对以太坊智能合约不可篡改导致升级繁琐、现有方案复杂且Gas成本高的问题，提出FlexiContracts方案，支持安全原地升级且保留历史数据，简化开发、降低成本，开辟智能合约演进新路径。
2025-04-15 cs.CR
A Systematic Literature Review on Smart Contracts Security
智能合约是基于区块链的算法，在满足特定标准时执行。它们经常被用来自动执行协议，以便所有各方都可以对立即达成的协议充满信心，而不需要中间人或额外的延迟。它们还可以自动化一个过程，以便在满足条件时执行以下操作。本研究旨在从智能合约的内部工作原理和软件安全缺陷的角度来确定智能合约中最重要的弱点。然后使用整个行业使用的各种技术和工具来解决这些问题。此外，我们还研究了智能合约中发现的安全漏洞的工具或分析技术的局限性。
2022-12-09 cs.CR
sCompile: Critical Path Identification and Analysis for Smart Contracts
以太坊智能合约是建立在区块链技术之上的一项创新，它提供了一个以匿名、分布式和可信的方式自动执行合约的平台。与普通程序不同，智能合约一旦部署就无法轻松修补，这一事实放大了这个问题。重要的是要检查智能合约是否存在潜在的漏洞。在这项工作中，我们提出了一种替代方法来自动识别智能合约中的关键程序路径（具有多个函数调用，包括合约间函数调用），根据其关键性对路径进行排名，如果它们不可行则丢弃它们，或者以其他方式向它们提供用户友好的警告以供用户检查。我们确定的路径，涉及货币交易的关键路线，并优先考虑那些可能违反重要属性。对于可伸缩性，符号执行技术仅应用于排名靠前的关键路线。我们的方法已经在一个名为sCompile的工具中实现，该工具已应用于36，099个智能合约。实验结果表明，sCompile是有效的，即，平均5秒完成一个智能合约。此外，我们发现，许多已知的漏洞可以被捕获，如果用户检查少至10 sCompile生成的程序路径。最后，sCompile在用户检查之前发现了224个未知漏洞，误报率为15.4%。
2019-11-06 cs.CR
Smart contracts for the Internet of Things: opportunities and challenges
随着物联网（IoT）的出现，人们期望事物在其生命周期内生活在不同的“域”和“上下文”中。由Things生成并与之关联的信息应该相应地由多个不同的利益相关者管理。此外，与事物相关的信息的范围可以从私人和机密到公共和可审计。在这个生动的环境中，身份识别、安全性和互操作性预计将具有挑战性。在本文中，我们将讨论智能合约和区块链技术如何为可行的解决方案创造潜力。为此，我们提出了基于智能合约的解决方案，以提高安全性和信息管理，我们确定了新的机遇和挑战，并提供了安全建议和指导方针。
2019-01-23 cs.CR cs.CY
ContractFuzzer: Fuzzing Smart Contracts for Vulnerability Detection
去中心化的加密货币的特点是使用区块链在没有中央机构的网络上的同行之间转移价值。智能合约是在区块链共识协议之上运行的程序，使人们能够在最小化信任的同时达成协议。数以百万计的智能合约已经部署在各种分散的应用程序中。这些智能合约中的安全漏洞对其应用程序构成了重大威胁。事实上，以太坊平台上智能合约中的许多关键安全漏洞已经给用户造成了巨大的经济损失。在这项工作中，我们提出了ContractFuzzer，一种新颖的模糊器，用于测试以太坊智能合约的安全漏洞。ContractFuzzer基于智能合约的ABI规范生成模糊输入，定义测试预言机来检测安全漏洞，仪表EVM记录智能合约运行时行为，并分析这些日志以报告安全漏洞。我们对6991份智能合约进行了模糊处理，高精度地标记了超过459个漏洞。特别是，我们的fuzzing工具成功地检测到了导致6000万美元损失的DAO合约漏洞，以及导致3000万美元损失和价值1.5亿美元的以太币冻结的Parity Wallet漏洞。
2018-08-03 cs.CR cs.SE
An Empirical Study of Protocols in Smart Contracts
智能合约是在区块链上执行的程序。它们已被用于投票，分散金融和供应链管理中的应用。然而，智能合约的漏洞被黑客滥用，导致财务损失。理解智能合约中的状态机协议对于捕捉常见错误、改进文档和优化智能合约非常重要。我们分析了部署在以太坊区块链上的Solidity智能合约，并研究了协议和基于协议的错误的流行程度，以及gas优化的机会。
2021-10-18 cs.CR cs.PL
SmartShift: A Secure and Efficient Approach to Smart Contract Migration
针对智能合约跨链与链内迁移中的数据完整性和运行中断问题，提出 SmartShift 框架，利用智能状态分区与渐进式函数激活实现安全、低停机迁移。
2025-05-15 cs.CR cs.SE
A Smart Home System based on Internet of Things
物联网（IoT）描述了通过互联网共享数据的可识别事物的网络基础设施。灵巧家庭是物联网的应用之一。在灵巧家庭中，家用电器可以被远程监控和控制。这就提出了对物联网系统可靠安全解决方案的需求。授权和身份验证是需要考虑的具有挑战性的物联网安全操作。例如，对灵巧家庭系统的未经授权的访问（如网络攻击）可能会通过控制传感器和执行器，为小偷打开大门而造成危险。本文应用多因素身份验证的额外安全层作为减少未经授权访问的预防方法。其中一个因素是面部识别，由于其非侵入性的生物识别技术，它最近变得流行起来，这种技术很容易与大多数趋势计算机和智能手机上的摄像头一起使用。本文分析了现有物联网灵巧家庭系统中存在的差距，并提出了通过包括必要的系统模块和增强用户注册和登录认证来克服这些差距的改进建议。我们提出了实现这样一个系统的软件架构。据我们所知，现有的物联网灵巧家庭管理研究在其建议的软件架构的认证操作中不支持人脸识别和活性检测。
2020-09-11 cs.CR cs.CY
The Benefits of Deploying Smart Contracts on Trusted Third Parties
关于比特币的炒作高估了部署在区块链上的智能合约的潜力，并低估了部署在可信第三方上的智能合约的潜力。因此，目前该领域的研究和开发主要集中在使用链上智能合约的智能合约应用程序上。我们认为，有一大类智能合约应用程序，其中TTP智能合约是更好的选择。链上智能合约的问题在于，区块链之后的完全分散的模型和不可磨灭的仅附加数据模型引入了一些难以解决的工程问题。在这些情况下，包含TTP（假设应用程序可以容忍其不便）而不是区块链来托管智能合约简化了问题并提供了实用的解决方案。本文的目的和贡献是阐明这一问题。我们使用汽车保险应用程序的假设用例来说明使用TTP智能合约比使用链上智能合约更容易解决的技术问题。
2020-10-24 cs.CR cs.NI
Softwarization of Internet of Things Infrastructure for Secure and Smart Healthcare
我们提出了一个灵活的软件化基础设施，用于灵活，经济高效，安全和隐私保护的物联网（IoT）部署，用于智能医疗保健应用和服务。它集成了物联网，雾和云领域的最先进的网络和虚拟化技术，采用区块链，Tor和消息代理为患者和医疗保健提供商提供安全和隐私。我们提出了一个新的平台，使用机器对机器（M2M）的消息和基于规则的信标无缝数据管理，并讨论了数据和决策融合的作用，分别在云和雾，智能医疗应用和服务。
2018-05-28 cs.CR cs.CY
Characterizing Transaction-Reverting Statements in Ethereum Smart Contracts
智能合约是在区块链上运行以执行交易的程序。当输入约束或安全属性在运行时被违反时，智能合约执行的交易需要恢复，以避免不良后果。在支持智能合约的最受欢迎的区块链以太坊上，开发人员可以在三种交易恢复语句中进行选择（即，要求，如果...恢复原状如果处理异常交易。虽然这些交易恢复语句对于防止智能合约表现出异常行为或遭受恶意攻击至关重要，但人们对它们在实践中如何使用的理解有限。在这项工作中，我们进行了第一次实证研究，以描述以太坊智能合约中的交易恢复语句。我们测量了这些语句在流行的dapps中的3，866个已验证智能合约中的流行程度，并通过手动分析557个事务恢复语句建立了它们的目的分类。我们还比较了模板契约及其相应的自定义契约，以了解开发人员如何自定义事务恢复语句的使用。最后，我们分析了交易恢复语句的安全影响，将它们从智能合约中删除，并将突变合约与原始合约进行比较。我们的研究得出了重要的发现，这些发现可以为智能合约质量保证这一广泛领域的进一步研究提供指导，并为智能合约开发人员提供适当使用交易恢复语句的实用指导。
2021-09-01 cs.CR cs.SE
HFContractFuzzer: Fuzzing Hyperledger Fabric Smart Contracts for Vulnerability Detection
区块链技术凭借其去中心化、不可变性等独特优势，近年来在各个领域得到广泛应用。运行在区块链上的智能合约也在去中心化应用场景中发挥着越来越重要的作用。因此，智能合约安全漏洞的自动检测成为区块链技术应用中亟待解决的问题。Hyperledger Fabric是一个基于企业级许可分布式账本技术的智能合约平台。然而，Hyperledger Fabric智能合约的漏洞检测技术研究仍处于起步阶段。在本文中，我们提出了HFContractFuzzer，这是一种基于Fuzzing技术来检测Hyperledger Fabric智能合约的方法，它结合了一个名为go-fuzz的golang Fuzzing工具和golang编写的智能合约。我们使用HFContractFuzzer从典型的来源中检测出五个合同中的漏洞，发现其中四个存在安全漏洞，证明了所提出的方法的有效性。
2021-06-21 cs.CR cs.SE
sGUARD: Towards Fixing Vulnerable Smart Contracts Automatically
智能合约是在区块链网络上执行的分布式、自我执行的程序。它们有可能彻底改变许多行业，如金融机构和供应链。然而，智能合约存在基于代码的漏洞，这给其应用蒙上了阴影。由于智能合约是不可修补的（由于区块链的不变性），因此必须保证智能合约没有漏洞。不幸的是，像Solidity这样的智能合约语言是图灵完备的，这意味着静态验证它们是不可行的。因此，必须制定替代办法来提供保障。在这项工作中，我们开发了一种自动转换智能合约的方法，使它们可以证明没有4种常见的漏洞。关键思想是以一种高效且可证明正确的方式应用运行时验证。5000个智能合约的实验结果表明，我们的方法在时间方面产生了较小的运行时开销（即，14.79%）和气体（即，0.79%）。
2021-01-06 cs.CR cs.SE
SmartIntentNN: Towards Smart Contract Intent Detection
针对智能合约恶意意图评估的研究空白，提出深度学习工具SmartIntentNN，结合Universal Sentence Encoder、K-means聚类和双向LSTM多标签分类网络检测十类不安全意图，在10,000个合约上F1达0.8633。
2024-10-17 cs.CR cs.SE
Georacle: Enabling Geospatially Aware Smart Contracts
智能合约通过利用分散的信任网络实现大规模共识，实现了计算的范式转变。Oracle网络通过解决所谓的“Oracle问题”进一步扩展了智能合约的功能。这样的网络使智能合约能够利用当今网络上现有的大量数据，而不会危及底层信任网络的完整性。通过利用Oracle网络，智能合约可以根据与物理世界相对应的数据做出决策。为此，我们引入了Georacle --一种Oracle服务，它以尊重区块链环境空间受限性质的方式启用地理空间感知智能合约。合约可以查询给定区域中对象的位置，在街道地址和坐标之间进行映射，并检索所需空间区域的几何形状，同时节省气体消耗并避免不必要的数据处理。
2021-11-29 cs.CR cs.IR
Towards Cross-Blockchain Smart Contracts
近年来，研究人员和工业公司都提出了多种区块链协议。这导致了一个非常异构的区块链环境。因此，如果区块链可以彼此交互，那将是可取的。然而，目前的区块链技术只提供有限的互操作性支持，从而阻止令牌或智能合约离开特定区块链的范围。作为跨链智能合约交互解决方案的第一步，我们引入了一个框架，允许从另一个区块链调用智能合约。我们支持在从不同的区块链接收到结果后继续执行智能合约，并支持在区块链上递归调用智能合约。我们使用Solidity为基于以太坊的区块链提供了一个参考实现，并评估了时间和成本开销方面的性能。
2021-06-28 cs.CR cs.DC
Validation of the Results of Cross-chain Smart Contract Based on Confirmation Method
针对跨链交互中消费方区块链不验证智能合约结果就接收的安全风险，提出由消费方执行生成方跨链智能合约比对结果、结合带证明确认方法的验证方案，证实了智能合约层面跨链验证的可行性。
2024-08-19 cs.CR cs.NI
Smart Contracts for SMEs and Large Companies
本文提出一种从BPMN模型自动生成智能合约的方法，支持多步交易及合约修复升级，使缺乏区块链知识的建模者也能为中小企业到大型公司生成智能合约，推动技术普及。
2025-05-28 cs.CR cs.DC cs.SE
SmartBugs: A Framework to Analyze Solidity Smart Contracts
在过去的几年里，人们对以太坊智能合约的自动化分析、测试和调试进行了大量的研究。然而，比较和复制这项研究并非易事。为了解决这个问题，我们提出了SmartBugs，这是一个可扩展且易于使用的执行框架，它简化了在以太坊中使用的主要语言Solidity编写的智能合约上执行分析工具。SmartBugs目前支持10个工具和两个Solidity合约数据集。第一个数据集可用于评估分析工具的精度，因为它包含143个带注释的易受攻击合同，其中有208个标记的漏洞。第二个数据集包含通过Etherscan收集的47，518个唯一合约。我们将讨论SmartBugs如何在工具数量和执行时间方面支持迄今为止最大的实验设置。此外，我们还展示了它如何通过对SmartCheck工具进行新的扩展来轻松集成和比较分析工具，该扩展大大提高了对与DASP 10类别不良随机性，时间操纵和访问控制相关的漏洞的检测（识别的漏洞从11%增加到24%）。
2020-07-10 cs.CR cs.SE
Reliability Analysis of Smart Contract Execution Architectures: A Comparative Simulation Study
本研究针对智能合约执行架构的安全与可靠性问题，构建评估模型并结合物联网能源案例进行仿真，发现Execute-Order-Validate架构在可靠性和安全性上更具优势。
2025-06-27 cs.CR cs.DC
