[논문 리뷰] Characterizing Code Clones in the Ethereum Smart Contract Ecosystem

Ningyu He, Lei Wu외 3명|arXiv (Cornell University)|2019. 05. 01.

Advanced Malware Detection Techniques참고 문헌 27인용 수 28

한 줄 요약

이 논문은 1000만 개의 계약을 대상으로 한 대규모 분석을 통해 이더리움 스마트 계약 생태계에서 코드 클론을 처음으로 다루며, 자체 개발한 퍼지 해싱 기법을 사용한다. 분석 결과, 96% 이상의 계약이 중복되거나 유사한 것으로 밝혀졌으며, 유사한 쌍의 9.7%가 동일한 취약점을 공유했고, 41개의 DApp 클러스터가 도용으로 인해 총 시장 규모의 30%에 해당하는 재정적 손실을 초래했다.

ABSTRACT

In this paper, we present the first large-scale and systematic study to characterize the code reuse practice in the Ethereum smart contract ecosystem. We first performed a detailed similarity comparison study on a dataset of 10 million contracts we had harvested, and then we further conducted a qualitative analysis to characterize the diversity of the ecosystem, understand the correlation between code reuse and vulnerabilities, and detect the plagiarist DApps. Our analysis revealed that over 96% of the contracts had duplicates, while a large number of them were similar, which suggests that the ecosystem is highly homogeneous. Our results also suggested that roughly 9.7% of the similar contract pairs have exactly the same vulnerabilities, which we assume were introduced by code clones. In addition, we identified 41 DApps clusters, involving 73 plagiarized DApps which had caused huge financial loss to the original creators, accounting for 1/3 of the original market volume.

연구 동기 및 목표

• 대규모 스마트 계약 생태계에서 코드 재사용 및 클로닝 행동을 체계적으로 분석하기 위해.
• 코드 클론의 보안적 영향, 특히 취약점의 확산 방식을 조사하기 위해.
• 기존 창작자들에게 재정적 피해를 입힌 도용 DApp을 식별하고 분석하기 위해.
• 특히 ERC20과 게임 DApp 등 인기 템플릿에서 발생하는 계약 클로닝의 구조적 및 경제적 원인을 이해하기 위해.

제안 방법

• 2015년 7월부터 2018년 12월까지 배포된 이더리움 스마트 계약 1000만 건의 데이터셋을 확보하였다.
• 기능에 영향을 주지 않는 코드(예: 생성 코드 및 스웜 코드)를 제거하고 EVM 옵코드로만 토큰화하여 사전 처리하였다.
• 유사도 비교를 위한 지문 생성을 위해 맞춤형 퍼지 해싱 기법을 적용하였다.
• 유사도 쌍 비교를 가속화하기 위해 메타특성(예: 옵코드 길이) 기반의 정제 전략을 사용하였다.
• 유사도 임계값 70을 설정하여 유사한 계약 쌍을 식별함으로써 스케일러블한 클론 탐지가 가능하도록 하였다.
• 유사도 기반으로 계약을 클러스터링하여 ERC20, ICO, 게임 DApp 등에서 공통 템플릿과 도용 패tern을 식별하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 이더리움 스마트 계약 생태계 전반에서 코드 클로닝은 얼마나 보편적인가?
• RQ2 코드 클론과 보안 취약점의 확산 사이에는 어떤 관계가 있는가?
• RQ3 어떤 유형의 DApp이 가장 자주 클로닝되는가? 기존 창작자들에게 어떤 경제적 영향을 미치는가?
• RQ4 도용된 DApp은 원본 DApp과 비교해 시장 규모와 사용자 참여도에서 어떻게 다른가?
• RQ5 스마트 계약에서 코드 재사용과 클로닝을 이끄는 주요 템플릿 또는 패턴은 무엇인가?

주요 결과

• 분석한 1000만 개의 스마트 계약 중 96% 이상이 중복되거나 매우 유사한 것으로 나타나, 생태계 내에서 극도로 균일한 특성을 보이고 있음을 시사한다.
• 유사한 계약 쌍의 약 9.7%가 정확히 동일한 취약점을 공유하고 있어, 취약점이 일반적으로 코드 클론을 통해 확산된다는 것을 시사한다.
• 총 41개의 DApp 클러스터가 식별되었으며, 이 중 73개의 도용 DApp이 총 89,565.321 ETH의 거래량을 차지했고, 이는 원래 41개의 DApp이 기록한 총 304,797.344 ETH 거래량의 약 30%에 해당한다.
• 41개 클러스터 중 18개에서는 도용 DApp이 원본 DApp보다 더 많은 거래량을 확보했으며, 일부 클론은 원본 대비 두 배에서 세 배 이상의 활동을 유치했다.
• ERC20 토큰 계약, ICO, 게임 DApp이 도용의 주요 템플릿으로 나타났으며, 소수의 클러스터가 다수의 계약을 차지하는 파레토 유사 분포를 보였다.
• 이 연구는 이더리움의 오픈소스 정신과 저작권 보호의 부재 사이의 모순을 확인하였으며, 도용 DApp이 기존 개발자들에게 심각한 재정적 피해를 주고 있음을 입증한다.