关键词:
智能合约
知识蒸馏
深度学习
图注意力网络
漏洞检测
摘要:
近年来,区块链技术在数字经济领域的影响力日益增强,其中,智能合约作为区块链的核心组成部分,尤其在以太坊等主流公有链平台中,发挥着不可或缺的作用。然而,随着智能合约应用的广泛推广,其安全性问题逐渐凸显,可能导致重大的经济损失,这无疑对其广泛应用构成了严重挑战。因此,有效检测智能合约的漏洞已经成为了当前重要的研究课题。
现有的智能合约漏洞检测方法,无论是基于源码或操作码的传统技术,还是基于机器学习和深度学习的现代方法,都存在局限性。例如,前者可能面临误报率高、漏洞类型检测范围有限、检测耗时等问题,而后者则受制于大部分合约未公开源码的情况,这使得漏洞检测工作面临着巨大的挑战。为了应对这些挑战,本文采用了深度学习的策略,针对以太坊中的五种主要漏洞进行检测,包括代码重入、整数上溢、整数下溢、时间戳依赖以及未检查的返回值。通过大量的实验验证,本研究的方法在准确性方面展现出了显著的优势。本文的研究内容如下:
(1)本文提出了一种结合BERT-BiLSTM和Attention机制的智能合约漏洞检测策略。首先,对反汇编后的操作码进行抽象化处理以降低其特征的维度。然后,利用BERT模型实现操作码的向量化表示,以捕获深层语义信息。接着,将向量化的操作码输入BiLSTM网络以提取全局依赖关系。最后,通过引入注意力机制,使模型更关注对漏洞检测有重要影响的操作码特征,从而提升检测能力。
(2)本文提出了一种基于知识蒸馏的漏洞检测方法,该方法结合了源码和字节码的信息,通过构建语义图和使用图注意力网络进行特征提取,以解决源码不可访问和序列化信息忽略代码逻辑关系的问题。在软损失和硬损失的基础上加入字节码-源码损失,使得学生网络能够获取到源码中间表示的特征,从而提高漏洞检测的准确率。
本文对27893个智能合约进行实验,结果表明,本文所提出的基于知识蒸馏的智能合约漏洞检测方案在不同合约类别的准确率和平均召回率上均表现出色。具体来说,该方案在五种合约漏洞检测上平均准确率86.08%,在知识蒸馏中加入源码-字节码损失后,模型的F1-score提升了2.25%。这些结果充分证明了我们提出的方案在智能合约漏洞检测方面的有效性和优越性。