Move言語の安全性解析:スマートコントラクト言語の変革者

はじめに

Move言語は、MoveVMを実装したブロックチェーン環境で実行されるスマートコントラクト言語です。その設計の目的は、ブロックチェーンとスマートコントラクトに関する多くのセキュリティ問題を考慮し、Rust言語の一部のセキュリティ設計理念を参考にしています。安全性を主要な特徴とする次世代のスマートコントラクト言語として、Moveの安全性はどうでしょうか？それは言語レベルまたは関連メカニズムにおいて、EVM、WASMなどのコントラクト仮想マシンの一般的なセキュリティ脅威を回避できるのでしょうか？Move自体に特有のセキュリティ問題は存在するのでしょうか？

この記事では、言語の特性、実行メカニズム、および検証ツールの3つの側面から、Move言語の安全性の問題について探討します。

! Move Securityの説明:スマートコントラクト言語のゲームチェンジャー

1. Move 言語のセキュリティ機能

多くの既存のプログラミング言語とは異なり、Move言語は信頼できないコードとの安全な相互作用をサポートし、静的検証もサポートするように設計されています。Moveは柔軟性を考慮した非線形ロジックを放棄し、動的ディスパッチや再帰的外部呼び出しをサポートせず、代わりにジェネリック、グローバルストレージ、リソースなどの概念を使用して代替的なプログラミングモデルを実現しています。例えば、Moveは再入脆弱性を引き起こす可能性のある動的スケジューリングと再帰呼び出しの特性を省略しています。

Moveの主なセキュリティ機能には、

1. モジュール:各Moveモジュールは、一連の構造体タイプとプロセス定義で構成されています。モジュールはタイプ定義をインポートし、他のモジュールで宣言されたプロセスを呼び出すことができます。

2. 構造体:リソースタイプとして定義でき、永続的なグローバルキー/バリューストレージに保存できることを示します。

3. プロセス:初期化、安全プロセス、および不安全プロセスを定義しました。

4. グローバルストレージ: Moveプログラムが永続データを保存することを許可します。これらのデータは、それを所有するモジュールによってプログラム的に読み書きされることのみが許可されます。

5. 不変量チェック:静的チェックをサポートする不変量は、システム内のリソースの完全性を保証します。

6. バイトコードバリデーター:バイトコードレベルで型システムを強制し、悪意のあるクライアントモジュールの不正操作を防ぎます。

不変条件のチェックとバイトコード検証器の2つのメカニズムを通じて、Moveはコンパイル時にコードの安全性を二重に保証しています。

! ムーブセキュリティの説明:スマートコントラクト言語のゲームチェンジャー

2. Moveの実行メカニズム

Moveプログラムは仮想マシン上で実行され、実行時にシステムメモリにアクセスすることはできません。これにより、Moveは信頼できない環境で安全に実行され、破壊や悪用されることはありません。

Moveプログラムはスタック上で実行され、グローバルストレージはメモリ(ヒープ)とグローバル変数(スタック)の2つの部分に分かれています。メモリは一次ストレージで、その単位はメモリ単位を指すポインタを保存できません。グローバル変数はメモリ単位を指すポインタを保存するために使用されますが、インデックス方式はメモリとは異なります。

Moveのバイトコード命令はスタック式インタプリタで実行されます。スタック式仮想マシンは実装と制御が容易で、ハードウェア環境の要求が少なく、ブロックチェーンシーンに適しています。レジスタ式インタプリタと比較して、スタック式インタプリタは変数間のコピーやムーブ操作をより容易に制御および検出できます。

Moveプログラムの実行時状態は⟨C, M, G, S⟩の4つのタプルであり、呼び出しスタック(C)、メモリ(M)、グローバル変数(G)、オペランド(S)を含みます。スタックはまた、関数本体を含む命令を解決するための関数テーブルを維持します。

MoveVMはデータストレージとコールスタック(のプロセスロジック)を分離しており、これはEVMとの最大の違いです。MoveVMでは、ユーザー状態(のアカウントアドレス下のリソース)が独立して保存され、プログラムの呼び出しは権限とリソース関連の強制ルールに従う必要があります。この設計は一定の柔軟性を犠牲にしますが、安全性と実行効率(の面では、同時実行)の実現に大きな向上をもたらします。

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3. モーブプルーバー

Move Proverは、推論に基づく形式的検証ツールです。形式的な言語を使用してプログラムの動作を記述し、推論アルゴリズムを用いてプログラムが期待通りであるかを検証し、開発者がスマートコントラクトの正確性を確保し、取引リスクを減少させるのを支援します。

Move Proverは、演繹検証アルゴリズムを使用して、プログラムが期待通りであるかどうかを検証します。これは、既知の情報に基づいてプログラムの挙動を推論し、期待される挙動と一致することを保証できることを意味します。これにより、プログラムの正確性が保証され、手動テストの作業量が削減されます。

Move Proverのワークフローは以下の通りです:

1. Moveソースファイルを入力として受け取ります。このファイルはプログラムの入力仕様を設定する必要があります。
2. Move Parserはソースコードから仕様を抽出します。
3. Moveコンパイラはソースファイルをバイトコードにコンパイルし、仕様システムと共に検証者オブジェクトモデルに変換します。
4. このモデルはBoogie中間言語に翻訳されました。
5. BoogieコードをBoogie検証システムに渡し、検証条件を生成します。
6. 検証条件をZ3ソルバー(に渡す、マイクロソフトが開発したSMTソルバー)。
7. Z3はSMT式が満たされないかどうかをチェックします。もしそうであれば、仕様が成立していることを示します。そうでなければ、条件を満たすモデルを生成します。
8. 診断レポートをソースコードレベルのエラーに復元する。

MoveはMove Specification Languageを使用して規範システムを記述します。これはMove言語のサブセットであり、プログラムの正しさの動作を静的に記述することをサポートし、生産に影響を与えません。ビジネスコードと形式的検証コードを分離するために、専用の規約ファイルとして独立して記述できます。

Move Proverは、開発者がスマートコントラクトの正しさを確保するのに役立つ便利なツールです。これは形式的な言語を使用してプログラムの動作を記述し、推論アルゴリズムを用いてプログラムが期待通りであるかを検証します。これにより取引リスクが軽減され、開発者はスマートコントラクトを本番環境に自信を持って展開できるようになります。

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4. まとめ

Move言語は安全性の設計において非常に優れており、言語の特性、仮想マシンの実行、およびセキュリティツールのレベルで包括的な考慮がなされています。言語の特性は一部の柔軟性を犠牲にし、強制型チェックと線形論理を導入することで、コンパイルチェックや形式的検証の自動化および安全な検証可能性を容易にしています。MoveVMの設計は状態とロジックを分離しており、ブロックチェーン上の資産安全管理のニーズにより適しています。

言語面では、MoveはEVMで一般的な再入、オーバーフロー、Call/DeleGateCallインジェクションなどの脆弱性を効果的に回避できます。しかし、認証、コードロジック、大きな整数構造のオーバーフローなどの問題には、依然として開発者の注意が必要です。Move Proverは全体的な意義を見落とすと機能しない可能性があります。

Move言語はセキュリティ面でプログラマーのために多くのことを考慮していますが、完全に安全な言語やプログラムはありません。Moveスマートコントラクト開発者には、第三者のセキュリティ会社による監査サービスの利用を推奨し、仕様の一部コードの作成と検証を第三者のセキュリティ会社に委託することをお勧めします。