[论文分享] A Survey of DeFi Security: Challenges and Opportunities

A Survey of DeFi Security: Challenges and Opportunities

本次分享的文章是于2022年预印的一篇综述，第一作者为Wenkai Li。这篇文章第一次系统地分析了DeFi系统层面的安全问题、将所有漏洞进行了分类、把所有系统层面的优化进行了调研，并提出了一些研究方向。

Intro to DeFi

DeFi这一概念最初起源于将CeFi的服务搬运到区块链上的需求，第一个Ethereum上的应用是2014年的MakerDAO。随后，许多借贷、交易所、衍生品和保证金交易的的项目逐渐增多。直到2020年，流动性交易使得Compound之类的交易所成功兴起。后续又逐渐出现了多种产品融合/组合的协议。22年以来，受监管的DeFi（rDeFi）称为了新的趋势。

整体上，DEX的服务在于提供资产卖家和买家的互相交互功能，又具体可以分为两类：中心化的订单撮合系统和自动做市商。前者更像一个普通的交易所，后者则依赖前序建立的资产定价算法。

漏洞分析

数据安全漏洞

Oracle机制缺陷

Oracle的技术缺陷主要集中在三个问题：

1）如何准确地获取数据

2）如何处理数据尽可能减少错误

3）如何将数据上传到链上

密钥管理

DeFi系统中，钱包经常是用密钥来管理的。这些密钥如果管理不当，则可能造成巨大问题。这里列举了九种常用的钱包管理机制：

其中，钱包可分为三类，软件、硬件和纸钱包。其中软件（智能合约）钱包又继续分为六类如上表。

共识缺陷

区块链的共识机制通常认为是非常健壮的，不过在其之上也发生过一些安全事件，这里列举如下表：

这部分，作者分为以下大类：

•交易顺序缺陷：抢跑、三明治攻击等。•分叉缺陷：51%攻击、自私挖矿、无利害关系等。•状态管理缺陷：时间戳溢出、错误条件限制等•其他：块丢弃、DDoS、跳池、日蚀、女巫攻击等

智能合约缺陷

合约缺陷则种类更繁多，也是最为常见的攻击面。

应用层缺陷

这里特指在合约代码缺陷外的，功能设计上的缺陷。因为DeFi协议有一定的一致性，所以很多相关的机制也有相似的问题。

•借贷市场问题：与价格发现机制有关，经常会出现非均衡价格。•加密货币瞬时性：大笔交易经常会使得价格瞬时变化较大，进而引起清算。•设计不完善：如闪电贷。•滥用交易的可见性：所有的交易都是可见的，所以交易所可以选择用户或者进行限制来操纵市场。

攻击事件分析

这部分开始，作者取材真实世界的攻击并进行了分析。

数据层事件

利用泄露的私钥/密钥管理问题

•钓鱼•后门•哈希冲突

利用预言机缺陷

•借入资产•提高目标资产价格•实际获利•还回原资产

分布式DoS

共识层事件

交易排序等问题都属于这一层面。常见的攻击类型：

•三明治攻击•51%攻击•女巫攻击

合约层事件

这一部分在前序paper sharing中涉及较多，这里不再重复。

安全优化

这里开始列举文献中的安全优化。

数据层优化

Oracle

Wallet

网络层优化

共识层优化

合约层优化

检测：

管理：

应用层优化

挑战和未来方向

挑战：

1.不可能三角：安全-去中心化-可扩展性。2.数据安全需要额外保证。3.关键机制还不够健壮。4.功能特性还没有实用化。5.DeFi的账户问题。6.用户不负责任的行为难以管理。7.跨链带来新风险。

未来方向：

1.预言机和外部世界链接的机制还需更新。2.协议安全的开发指导需要建立。3.成熟的侧链技术也需要开发。4.底层安全还没有完全保证。5.有效的多层漏洞检测工具还没有出现。6.对于每个层面动态监管也没有实现。7.最上应用层面的管理和控制还不足。8.去中心化还在模仿中心化的阶段。9.间接攻击目前无法防御。

原文始发于微信公众号（COMPASS Lab）：[论文分享] A Survey of DeFi Security: Challenges and Opportunities