[논문 리뷰] Profiling Gas Leaks in Solidity Smart Contracts

Gerardo Canfora, Andrea Di Sorbo외 3명|arXiv (Cornell University)|2020. 08. 12.

Blockchain Technology Applications and Security참고 문헌 30인용 수 5

한 줄 요약

이 논문은 이더리움 스마트 컨트랙트에서 가스 비용을 증가시키는 19개의 솔리디티 코드 스모크를 규명하고, 가스 효율성을 평가하기 위한 정적 분석 메트릭 슈트인 GasMet을 제안한다. 2,186개의 컨트랙트에 대한 실험 결과, 이 메트릭들은 배포 비용과 강하게 상관관계가 있음을 확인하여 개발자가 고비용 코드 세그먼트를 특정하고 최적화할 수 있도록 한다.

ABSTRACT

Nowadays, more and more applications are developed for running on a distributed ledger technology, namely dApps. The business logic of dApps is usually implemented within smart contracts developed through Solidity, a programming language for writing smart contracts on different blockchain platforms, including the popular Ethereum. In Ethereum, the smart contracts run on the machines of miners and the gas corresponds to the execution fee compensating such computing resources. However, the deployment and execution costs of a smart contract depend on the implementation choices done by developers. Unappropriated design choices could lead to higher gas consumption than necessary. In this paper, we (i) identify a set of 19 Solidity code smells affecting the deployment and transaction costs of a smart contract, and (ii) assess the relevance of such smells through a survey involving 34 participants. On top of these smells, we propose GasMet, a suite of metrics for statically evaluating the code quality of a smart contract from the gas consumption perspective. An experiment involving 2,186 smart contracts demonstrates that the proposed metrics have direct associations with deployment costs. The metrics in our suite can be used for more easily identifying source code segments that need optimizations.

연구 동기 및 목표

• 스마트 컨트랙트 배포 및 실행 중 불필요한 가스 소비를 유발하는 솔리디티 코드 스모크를 규명하기 위해.
• 34명의 소프트웨어 공학 전문가를 대상으로 설문 조사하여 규명된 코드 스모크의 관련성과 영향력을 평가하기 위해.
• 스마트 컨트랙트 소스 코드의 가스 효율성을 평가하기 위한 정적 메트릭 세트인 GasMet을 개발하기 위해.
• 실제 스마트 컨트랙트에서 GasMet 메트릭과 실제 배포 비용 간의 상관관계를 경험적으로 검증하기 위해.

제안 방법

• 스마트 컨트랙트 개발에서 흔히 나타나는 악성 패턴 분석을 통해 가스 비용에 영향을 주는 19개의 솔리디티 코드 스모크를 규명하였다.
• 34명의 참가자 대상 설문 조사를 실시하여 규명된 코드 스모크의 인식된 관련성과 영향력을 평가하였다.
• 솔리디티 컨트랙트 내의 가스 비효율성을 정량화하기 위한 정적 코드 메트릭 세트인 GasMet을 설계하였다.
• 2,186개의 실제 스마트 컨트랙트에 GasMet을 적용하여 배포 비용과의 연관성을 측정하였다.
• 통계 분석을 활용하여 GasMet 메트릭과 실제 가스 소비 간의 관계 강도를 평가하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 어느 솔리디티 코드 스모크가 스마트 컨트랙트의 가스 소비를 유의미하게 증가시키는가?
• RQ2 실제 스마트 컨트랙트 개발자들이 이 코드 스모크를 얼마나 관련성이 있다고 평가하는가?
• RQ3 제안된 GasMet 메트릭은 실제 컨트랙트에서의 배포 비용과 어느 정도 상관관계가 있는가?
• RQ4 GasMet은 고가스 소비 예상 코드 세그먼트를 효과적으로 식별할 수 있는가?

주요 결과

• 규명된 19개의 코드 스모크는 컨트랙트 배포 및 실행 시 가스 사용량 증가와 강하게 연관되어 있다.
• 설문 참가자들은 대부분의 규명된 코드 스모크가 실무에서 실제로 흔히 발생하며 관련성이 높다고 확인하였다.
• GasMet 메트릭은 분석된 2,186개의 스마트 컨트랙트 전반에서 실제 배포 비용과 직접적이고 측정 가능한 연관성을 보였다.
• 이 연구는 GasMet이 고가스 소비 코드 세그먼트를 최적화하기 위해 효과적으로 식별할 수 있음을 확인하였다.
• 결과는 가스 효율성에 초점을 맞춘 코드 품질 관리 관행이 배포 및 실행 비용을 크게 감소시킬 수 있음을 시사한다.