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Best Practices für die Sicherheit von Smart Contracts


Smart Contracts sind selbstausführende Verträge, bei denen die Vertragsbedingungen direkt im Code geschrieben sind. Diese auf Blockchain-Plattformen wie Ethereum implementierten Verträge erzwingen und führen Vereinbarungen automatisch durch, wodurch der Bedarf an Vermittlern verringert und die Transaktionstransparenz verbessert wird. Trotz ihres Potenzials sind Smart Contracts nicht ohne Risiken. Schlecht formulierte Smart Contracts können ausgenutzt werden und zu erheblichen finanziellen Verlusten führen. Ziel dieses Leitfadens ist es, einen umfassenden Überblick über Best Practices für die Sicherheit intelligenter Verträge zu geben, häufige Schwachstellen hervorzuheben und praktische Tipps zu geben, um die Robustheit Ihrer intelligenten Verträge sicherzustellen.


Häufige Schwachstellen in Smart Contracts


Das Verständnis häufiger Schwachstellen ist der erste Schritt zur Erstellung sicherer Smart Contracts. Dies sind einige der häufigsten Probleme:


Reentrant-Angriffe: Dies geschieht, wenn ein Vertrag einen externen Vertrag aufruft, bevor er seinen Status aktualisiert, sodass der externe Vertrag den ursprünglichen Vertrag erneut aufrufen und möglicherweise seinen Status ausnutzen kann. Ein berühmtes Beispiel ist der DAO-Hack im Jahr 2016, bei dem ein Angreifer Millionen von Dollar für den wiederholten Aufruf einer Funktion ausgab, bevor der Vertrag seinen Kontostand aktualisierte.


Überläufe und Ganzzahlüberläufe: Solidity, die für Ethereum-Smart Contracts verwendete Sprache, prüft nicht automatisch auf Überläufe und Ganzzahlüberläufe. Dies kann zu Fehlberechnungen und Schwachstellen führen. Beispielsweise könnte ein Angreifer den Saldo eines Vertrags manipulieren, indem er unkontrollierte Rechenoperationen ausnutzt.


Nicht markierte externe Aufrufe: Wenn ein Smart Contract mit externen Verträgen interagiert, geht er davon aus, dass sich der externe Vertrag wie erwartet verhält. Wenn der externe Vertrag jedoch böswillig ist oder sich unerwartet verhält, kann er den aufrufenden Vertrag ausnutzen. Dies wurde beim Parity Multisig Wallet-Hack beobachtet, bei dem ein Angreifer die Interaktion des Wallets mit externen Verträgen ausnutzte, um sich unbefugten Zugriff zu verschaffen.


Denial of Service (DoS): Angreifer können bestimmte Vertragsfunktionen ausnutzen, um sie unbrauchbar zu machen und so andere Benutzer effektiv zu blockieren. Beispielsweise könnte ein Vertrag, der Transaktionen nacheinander verarbeitet, gestoppt werden, wenn ein Angreifer eine große Anzahl von Transaktionen sendet, wodurch das Gaslimit des Vertrags ausgeschöpft wird.


Front-End-Ausführung: Dies geschieht, wenn ein Angreifer eine Transaktion im Mempool beobachtet und schnell eine ähnliche Transaktion mit einer höheren Gasgebühr übermittelt, um sicherzustellen, dass seine Transaktion zuerst verarbeitet wird. Besonders problematisch kann dies an dezentralen Börsen sein, an denen Preisänderungen manipuliert werden können.


Praktische Sicherheitstipps


Um diese Risiken zu mindern, sollten Entwickler beim Schreiben und Implementieren von Smart Contracts Best Practices befolgen. Hier einige praktische Tipps:


Nutzen Sie etablierte Bibliotheken: Nutzen Sie kampferprobte Bibliotheken wie OpenZeppelin für allgemeine Aufgaben wie Token-Erstellung, Zugriffskontrolle und mathematische Operationen. Diese Bibliotheken sind weit verbreitet und wurden von der Community gründlich überprüft.


Implementieren Sie SafeMath: Um Überläufe und Ganzzahlüberläufe zu verhindern, verwenden Sie die SafeMath-Bibliothek. Es bietet Funktionen, die diese Fehler automatisch überprüfen und so sicherstellen, dass Ihre Rechenoperationen sicher sind.


    solidity
    using SafeMath for uint256;


Vermeiden Sie unnötige Komplexität: Halten Sie Ihre Smart Contracts so einfach wie möglich. Komplexe Verträge sind schwieriger zu verstehen und zu prüfen, was die Wahrscheinlichkeit von Fehlern und Schwachstellen erhöht.


Verwenden Sie das Muster „Checks-Effects-Interactions“: Dieses Muster hilft, Wiedereintrittsangriffe zu verhindern, indem es sicherstellt, dass alle Zustandsänderungen (Prüfungen und Effekte) vor jeder Interaktion mit externen Verträgen erfolgen.


    solidity
    function withdraw(uint _amount) public {
        require(balances[msg.sender] >= _amount);
        balances[msg.sender] -= _amount;
        (bool success, ) = msg.sender.call{value: _amount}("");
        require(success);
    }


Gasverbrauch begrenzen: Berücksichtigen Sie beim Verfassen intelligenter Verträge die Gaslimits. Funktionen, die übermäßig viel Gas erfordern, können zum Ziel von DoS-Angriffen werden. Optimieren Sie Ihren Code, um sicherzustellen, dass er innerhalb der Gasgrenzen effizient funktioniert.


Zugriffskontrolle implementieren: Beschränken Sie den Zugriff auf vertrauliche Funktionen mithilfe von Modifikatoren wie „onlyOwner“ oder „onlyAuthorized“. Dadurch wird verhindert, dass unbefugte Benutzer kritische Funktionen ausführen.


    solidity
    modifier onlyOwner() {
        require(msg.sender == owner);
        _;
    }


Führen Sie umfangreiche Tests durch: Verwenden Sie Tools wie Truffle und Hardhat, um automatisierte Tests Ihrer Smart Contracts durchzuführen. Simulieren Sie verschiedene Szenarien, einschließlich Grenzfällen und potenzieller Angriffsvektoren, um sicherzustellen, dass sich Ihr Vertrag wie erwartet verhält.


Führen Sie Audits durch: Bevor Sie einen Smart Contract bereitstellen, lassen Sie ihn von unabhängigen Sicherheitsprüfern prüfen. Professionelle Audits können Schwachstellen aufdecken, die Sie bei der Entwicklung und beim Testen möglicherweise übersehen haben.


Gehen Sie mit Oracles vorsichtig um: Stellen Sie bei der Integration von Oracles zur Integration von Off-Chain-Daten in Ihren Smart Contract sicher, dass diese aus vertrauenswürdigen Quellen stammen und über strenge Sicherheitsmaßnahmen verfügen. Manipulierte Oracle-Daten können zu fehlerhaftem Vertragsverhalten führen.


Bleiben Sie mit Sicherheitsnachrichten auf dem Laufenden: Das Blockchain-Ökosystem entwickelt sich rasant weiter und es können neue Schwachstellen entstehen. Bleiben Sie über die neuesten Sicherheitsnachrichten und Updates von vertrauenswürdigen Quellen auf dem Laufenden, um Ihre Smart Contracts zu schützen.


Beispiele und Fallstudien aus der Praxis


Um diese Best Practices zu veranschaulichen, schauen wir uns einige Beispiele aus der Praxis an:


  1. Der DAO-Hack (2016): Einer der größten Hacks in der Geschichte von Ethereum. Der DAO-Hack nutzte eine Reentry-Schwachstelle aus, was zu einem Verlust von 60 Millionen US-Dollar führte. Der Angreifer rief wiederholt die Auszahlungsfunktion auf, bevor der Vertrag seinen Kontostand aktualisieren konnte. Dieser Vorfall unterstreicht, wie wichtig es ist, dem Muster „Checks-Effects-Interactions“ zu folgen.

  2. Parity Multisig Wallet Hack (2017) – In diesem Fall ermöglichte ein Fehler im Wallet-Code einem Angreifer, die Wallet in Besitz zu nehmen und ihr Geld abzuschöpfen. Das Problem entstand durch eine unvollständige Bibliotheksinitialisierung, was die Notwendigkeit umfassender Codeüberprüfungen und einer ordnungsgemäßen Vertragsinitialisierung verdeutlichte.

  3. SpankChain Hack (2018): SpankChain verlor 38.000 US-Dollar aufgrund eines Wiedereintrittsfehlers in seinem Smart Contract für den Zahlungskanal. Der Angreifer nutzte den Fehler aus, um Gelder aus dem Vertrag zu streichen. Dieses Beispiel unterstreicht die Notwendigkeit einer kontinuierlichen Überwachung und der Implementierung von Wiedereintrittsschutzmaßnahmen wie dem Checks-Effects-Interactions-Muster.


Abschluss


Die Sicherheit intelligenter Verträge ist ein entscheidender Aspekt der Blockchain-Entwicklung. Indem Sie häufige Schwachstellen verstehen und Best Practices befolgen, können Sie das Risiko, dass Ihre Smart Contracts ausgenutzt werden, erheblich reduzieren. Nutzen Sie etablierte Bibliotheken, implementieren Sie sichere Codierungsmuster, begrenzen Sie den Gasverbrauch, führen Sie umfangreiche Tests durch und lassen Sie Ihre Verträge von Fachleuten prüfen. Wenn Sie über die neuesten Sicherheitsentwicklungen informiert bleiben und aus realen Vorfällen lernen, können Sie die Sicherheit Ihrer Smart Contracts weiter verbessern. Indem Sie der Sicherheit Priorität einräumen, können Sie robuste und zuverlässige Smart Contracts erstellen, die der sich entwickelnden Bedrohungslandschaft im Blockchain-Ökosystem standhalten.

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