SmartAxe: Detecting Cross-Chain Vulnerabilities in Bridge Smart Contracts via Fine-Grained Static Analysis

随着区块链的日益普及，不同的区块链平台（如以太坊、BNB、EOSIO等）在生态系统中共存，这促使跨链通信的需求增加。跨链桥是一种特定的去中心化应用，用于在不同的区块链平台之间进行资产交换。由于存在许多最近的安全事件，这些事件由桥智能合约中的漏洞引起，我们称之为跨链漏洞（CCV），因此急需保护跨链桥的智能合约。然而，自动识别智能合约中的CCV存在几个独特的挑战。特别是，识别跨桥资产交换所需的应用程序特定访问控制约束是不容易的，同时也难以识别桥两侧之间的不一致的跨链语义。本文提出了SmartAxe，这是一个新的框架，用于识别跨链桥智能合约中的漏洞。具体而言，为了定位存在访问控制不完整的易受攻击的函数，SmartAxe对访问控制的异构实现进行建模，并通过概率模式推断找到智能合约中必要的安全检查。此外，SmartAxe构建了跨链控制流图（xCFG）和数据流图（xDFG），有助于在跨链数据通信期间发现语义不一致。为了评估SmartAxe，我们收集并标记了88个来自真实攻击的跨链桥合约中的CCV数据集。评估结果显示，SmartAxe实现了84.95%的精确度和89.77%的召回率。此外，SmartAxe成功地从129个真实世界的跨链桥应用程序（即从1,703个智能合约中）识别了232个新的/未知的CCV。这些已识别的CCV影响了总价值为1,885,250美元的数字资产。

本论文试图解决跨链桥智能合约中的漏洞问题，以及验证SmartAxe框架的有效性。

SmartAxe框架通过概率模式推断来定位访问控制不完整的漏洞函数，并构建跨链控制流图和数据流图来检测跨链语义不一致性。

论文使用88个真实攻击跨链桥智能合约的数据集进行评估，并成功识别了232个新的跨链漏洞，影响了价值1885250美元的数字资产。

相关研究包括基于符号执行和静态分析的智能合约漏洞检测方法，以及其他跨链桥智能合约的安全研究，如Cross-Chain Communication Protocol和ChainBridge。