Move言語の安全性解析:スマートコントラクト言語の革新者

Move言語は、MoveVMを実装したブロックチェーン環境で実行できるスマートコントラクト言語です。設計当初からブロックチェーンとスマートコントラクトの多くのセキュリティ問題を考慮し、RUST言語のセキュリティ設計を参照しています。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、その安全性はいかがでしょうか？言語レベルや関連メカニズムで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？また、独自のセキュリティ問題が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、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考察します。

! 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言語は信頼されていないコードとの安全な相互作用を持つプログラムの作成をサポートし、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しないため、こうした安全機能を備えています。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、いくつかの代替的なプログラミングパターンを実現しています。たとえば、Moveは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おり、これらの特性は他のスマートコントラクト言語でコストのかかる再入可能性の脆弱性を引き起こす原因となっています。

Moveの主な安全機能には次のものが含まれます:

1. モジュール(Module):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(Structs):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. 过程(Function):合約のビジネスロジックを定義します。

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可能です。

5. 不変量チェック:静的チェック不変量を定義でき、システム内のリソースの保存性を示します。

6. バイトコード検証器: バイトコードに対して安全な型と線形化の検証を行い、リソースの作成、破壊、アクセスルールを強制します。

これらの特性により、Moveはコンパイル時に高い安全性を保証できます。次に、Moveの実行メカニズムを分析し、MoveVMがどのように実行時の安全性を保証するかを見ていきます。

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2. Moveの実行メカニズム

Moveプログラムは仮想マシンで実行され、実行時にシステムメモリにアクセスできません。これにより、Moveは信頼できない環境で安全に実行でき、破損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ます。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あり、メモリセルを指すポインタを保存することはできません。グローバル変数はメモリセル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型インタープリターで実行されます。スタック型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件が低く、ブロックチェーンのシナリオに適しています。同時に、レジスタ型インタープリターに比べて、スタック型インタープリターは変数間でのコピーやムーブの制御と検出が容易です。

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)から構成されています。スタックは、関数本体を含む命令を解析するための関数テーブルも維持しています。

コールスタックは、プロセスの実行に関するすべてのコンテキスト情報と命令番号を含みます。Call命令を実行する際に新しいコールスタックオブジェクトが作成され、呼び出しパラメータが保存され、その後新しいコントラクト命令が実行されます。分岐命令に出会った場合、プロセス内部で静的ジャンプが行われます。この設計は、動的ディスパッチを回避し、関数呼び出しの不変性を強化することによって、再入の可能性を回避します。

MoveVMはデータストレージと呼び出しスタック(のプロセスロジック)のストレージを分離しています。これはEVMとの最大の違いです。MoveVMでは、ユーザー状態(アカウントアドレス下のリソース)は独立して保存されており、プログラムの呼び出しは権限とリソースに関連する強制ルールに従わなければなりません。この設計は一定の柔軟性を犠牲にしていますが、安全性と実行効率の面で大きな向上を得ています。

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3. ムーブプロバー

Move Proverは、推論に基づく形式的検証ツールです。形式的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使用し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、取引リスクを軽減するのに役立ちます。

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。既知の情報に基づいてプログラムの動作を推測し、期待される動作と一致することを確認します。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、そのファイルに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、仕様システムと共同でバリデーター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検証システムは入力に対して"検証条件生成"を行います。
6. 検証条件をZ3ソルバーに渡してチェックします。
7. 規範が成立した場合、検証が通過します。それ以外の場合は診断報告書を生成します。

規範システムを記述するために、MoveはMove Specification Languageを使用します。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静的な振る舞いの記述をサポートすることを導入しています。Move Specification Languageは、ビジネスコードと形式的検証コードを分離するために、専門の規約ファイルとして独立して存在することができます。

Move Proverは、開発者がスマートコントラクトの正確性を確保するのに非常に役立つツールです。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。これにより、取引リスクが減少し、開発者はスマートコントラクトを本番環境に展開する際に自信を持つことができます。

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4. まとめ

Move言語は安全性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、セキュリティツールのレイヤーにおいて包括的に考慮されています。言語の特性においては、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際により自動化され、安全性の検証が可能になります。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の安全管理のニーズにより適しています。

言語の観点から見ると、MoveはEVMで一般的な再入、オーバーフロー、Call/DeleGateCall注入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ついては、開発者が特に注意する必要があります。Move Proverは強力ですが、全体的な意図が疎かになると機能しない可能性があります。

Move言語はセキュリティの観点から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存在しません。Moveスマートコントラクト開発者は、第三者のセキュリティ会社の監査サービスを利用し、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。これにより、契約の安全性をさらに高めることができます。