Nghiên Cứu Phương Pháp Khai Thác Tự Động Lỗ Hổng Bảo Mật Trên Hợp Đồng Thông Minh

• Tác giả: Phùng Ngọc Huyền
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Tấn Cẩm
• Trường học: Trường Đại học Công nghệ Thông tin
• Chuyên ngành: An toàn thông tin
• Đề tài: Phương Pháp Khai Thác Tự Động Lỗ Hổng Bảo Mật Trên Hợp Đồng Thông Minh
• Loại tài liệu: Khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

• LỜI CẢM ƠN
• MỤC LỤC
• DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
• DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
• DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
• TÓM TẮT KHÓA LUẬN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Giới thiệu vấn đề
• 1.2. Phương pháp nghiên cứu
• 1.3. Những thách thức
• 1.4. Mục tiêu, đối tượng, và phạm vi nghiên cứu
• 1.4.1. Mục tiêu nghiên cứu
• 1.4.2. Đối tượng nghiên cứu
• 1.4.3. Phạm vi nghiên cứu
• 1.5. Cấu trúc khóa luận tốt nghiệp
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
• 2.1. Hợp đồng thông minh
• 2.1.1. Hợp đồng thông minh là gì
• 2.1.2. Đặc điểm của hợp đồng thông minh
• 2.1.3. Một số ứng dụng của hợp đồng thông minh
• 2.1.4. Các loại lỗi thường gặp trong hợp đồng thông minh
• 2.1.5. Application Binary Interface
• 2.1.6. Abstract Syntax Tree
• 2.2. Các thành phần chính
• 2.3. Các hình thức tiếp cận
• 2.3.1. Từ Reinforcement Learning đến Deep Reinforcement Q-Learning và Deep Recurrent Q-Learning
• 2.3.2. Recurrent neural network
• 2.3.3. Deep Recurrent Q-Network
• 2.4. Mô hình không gian vector
• 2.4.1. Mô hình word2vec
• 2.4.2. Mô hình FastText
• 2.5. Tình hình nghiên cứu và các công trình liên quan
• 3. CHƯƠNG 3: MÔ HÌNH KHAI THÁC LỖ HỔNG HỢP ĐỒNG THÔNG MINH
• 3.1. Mô hình tạo ra chuỗi lời gọi hàm
• 3.2. Tổng quan mô hình đề xuất
• 3.3. Chi tiết mô hình đề xuất
• 3.4. Luồng hoạt động mô hình đề xuất
• 4. CHƯƠNG 4: THÍ NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ
• 4.1. Cấu hình thực nghiệm
• 4.2. Hiện thực thí nghiệm
• 4.2.1. Tập dữ liệu
• 4.2.2. Mô tả và triển khai hợp đồng thông minh lên môi trường
• 4.2.3. Trình sinh ra hợp đồng tấn công
• 4.2.4. Xây dựng hệ thống tạo chuỗi lời gọi hàm trong giao dịch
• 4.3. Kết quả thí nghiệm
• 4.3.1. Thực hiện huấn luyện
• 4.3.2. Thực hiện kiểm tra sau khi đã huấn luyện
• 4.3.3. Mức độ ảnh hưởng của phần thưởng đối với hiệu quả mô hình
• 4.3.4. Mức độ đa dạng của các hành động
• 4.3.5. Hành động làm ảnh hưởng khả năng thực thi
• 4.3.6. Sự vượt trội của công cụ SCE so với các công cụ hiện có
• 5. CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN
• 5.1. Kết luận
• 5.2. Nhược điểm
• 5.3. Hướng phát triển
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng quan về phương pháp khai thác tự động lỗ hổng bảo mật trên hợp đồng thông minh

Khóa luận tập trung vào việc nghiên cứu và phát triển phương pháp khai thác tự động các lỗ hổng bảo mật trên hợp đồng thông minh, một vấn đề cấp thiết trong lĩnh vực công nghệ blockchain. Hợp đồng thông minh, mặc dù mang lại nhiều lợi ích như tính minh bạch và tự động hóa, lại tiềm ẩn nhiều rủi ro bảo mật do các lỗi lập trình. Việc tự động hóa bảo mật giúp giảm thiểu thời gian và chi phí kiểm tra, đồng thời tăng độ tin cậy của các giao dịch trên blockchain.

1.1. Giới thiệu vấn đề

Hợp đồng thông minh là một phần không thể thiếu trong các dự án blockchain, nhưng chúng thường chứa các lỗ hổng bảo mật do quá trình lập trình không chặt chẽ. Việc khai thác tự động các lỗ hổng này giúp phát hiện và sửa chữa lỗi trước khi chúng gây ra tổn thất lớn. Đây là một nghiên cứu quan trọng nhằm tăng cường an ninh mạng và độ tin cậy của các hệ thống blockchain.

1.2. Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng phương pháp học tăng cường để xây dựng công cụ tự động hóa bảo mật, kết hợp với các mô hình và thuật toán phù hợp nhằm tối ưu hóa hiệu quả khai thác. Công cụ này giúp giảm thời gian phát hiện lỗi và tăng tỷ lệ khai thác thành công, đồng thời tích lũy dữ liệu để cải thiện hiệu suất trong các lần khai thác tiếp theo.

II. Cơ sở lý thuyết và các loại lỗ hổng bảo mật

Chương này trình bày các kiến thức nền tảng về hợp đồng thông minh, các loại lỗ hổng bảo mật thường gặp, và cách thức khai thác chúng. Đặc biệt, nghiên cứu tập trung vào lỗi Reentrancy, một trong những lỗ hổng phổ biến và nguy hiểm nhất trong hợp đồng thông minh.

2.1. Hợp đồng thông minh và đặc điểm

Hợp đồng thông minh là các chương trình tự động thực thi trên blockchain, không cần sự can thiệp của bên thứ ba. Chúng có tính bất biến và phi tập trung, nhưng cũng dễ bị tấn công nếu không được lập trình cẩn thận. Các đặc điểm này làm cho việc kiểm tra hợp đồng thông minh trở nên quan trọng hơn bao giờ hết.

2.2. Các loại lỗ hổng bảo mật

Nghiên cứu liệt kê các loại lỗ hổng phổ biến như Reentrancy, Integer Overflow, và Unchecked External Calls. Trong đó, lỗi Reentrancy được phân tích chi tiết với ví dụ cụ thể từ sự cố The DAO năm 2016, khiến hàng triệu đô la bị đánh cắp do lỗi lập trình.

III. Mô hình khai thác lỗ hổng tự động

Chương này giới thiệu mô hình đề xuất để tự động hóa quá trình khai thác lỗ hổng trên hợp đồng thông minh. Mô hình sử dụng học tăng cường để tạo ra chuỗi lời gọi hàm, giúp phát hiện và khai thác các lỗ hổng một cách hiệu quả.

3.1. Tổng quan mô hình

Mô hình đề xuất bao gồm các bước: trích xuất thuộc tính hợp đồng, tạo hành động, và xây dựng chuỗi giao dịch có khả năng khai thác lỗ hổng. Quá trình này được tối ưu hóa để giảm thời gian và tăng độ chính xác.

3.2. Chi tiết mô hình

Mô hình sử dụng Deep Recurrent Q-Network (DRQN) để học cách tạo chuỗi lời gọi hàm hiệu quả. Các thử nghiệm cho thấy mô hình này vượt trội so với các phương pháp truyền thống về thời gian huấn luyện và tỷ lệ khai thác thành công.

IV. Thí nghiệm và đánh giá

Chương này trình bày các thí nghiệm được thực hiện để đánh giá hiệu quả của mô hình đề xuất. Kết quả cho thấy mô hình tự động hóa bảo mật này có khả năng phát hiện và khai thác lỗ hổng nhanh chóng và chính xác hơn so với các công cụ hiện có.

4.1. Cấu hình thí nghiệm

Thí nghiệm được thực hiện trên các hợp đồng thông minh mẫu, sử dụng môi trường giả lập Ganache để mô phỏng mạng blockchain. Các thông số như thời gian huấn luyện, tỷ lệ khai thác thành công, và độ đa dạng của hành động được ghi lại và phân tích.

4.2. Kết quả thí nghiệm

Kết quả cho thấy mô hình DRQN đạt hiệu suất cao hơn so với DQN về thời gian huấn luyện và tỷ lệ khai thác thành công. Đặc biệt, mô hình này có khả năng xử lý các hợp đồng phức tạp với độ chính xác cao.

V. Kết luận và hướng phát triển

Khóa luận kết luận rằng phương pháp tự động hóa bảo mật đề xuất có hiệu quả cao trong việc phát hiện và khai thác các lỗ hổng bảo mật trên hợp đồng thông minh. Tuy nhiên, vẫn còn một số hạn chế cần được cải thiện trong tương lai.

5.1. Kết luận

Phương pháp đề xuất giúp tăng cường bảo mật blockchain bằng cách tự động hóa quá trình kiểm tra và khai thác lỗ hổng. Điều này giúp giảm thiểu rủi ro và tăng độ tin cậy của các giao dịch trên blockchain.

5.2. Hướng phát triển

Trong tương lai, nghiên cứu có thể mở rộng để xử lý các loại lỗ hổng phức tạp hơn và tích hợp thêm các công cụ phân tích lỗ hổng tiên tiến để tăng cường hiệu quả của hệ thống.