Day12：セキュリティ入門（再入・権限・静的解析・ファジング）

学習目的

代表的脆弱性（Reentrancy, tx.origin誤用, delegatecall乱用, Proxyのストレージ衝突）を理解し、簡単に説明できるようになる。
対策（CEI, ReentrancyGuard, AccessControl/Ownable, Pull-Payment, Pausable）を実装し、テストで検証できるようになる。
Slither（静的解析）とFoundry/Echidna（プロパティテスト）を実行し、自動検出を体験できるようになる。

まず docs/curriculum/index.md の「共通の前提」を確認してから進める。

0. 前提

Hardhat環境（Day3）。
任意でFoundry（foundryup 済）。
先に読む付録：docs/appendix/glossary.md（用語に迷ったとき）
触るファイル（主なもの）：contracts/VulnBank.sol / contracts/SafeBank.sol / contracts/Attacker.sol / test/reentrancy.ts / contracts/AdminBox.sol
今回触らないこと：すべての脆弱性の網羅（まずは頻出の再入と権限の基本から）
最短手順（迷ったらここ）：1章のコントラクト/テストを動かして“攻撃できる/防げる”を体験 → npx hardhat test test/reentrancy.ts で確認

1. 脆弱性：Reentrancy（再入）

1.1 脆弱コントラクト

contracts/VulnBank.sol

// SPDX-License-Identifier: MIT
pragma solidity ^0.8.24;
contract VulnBank {
    mapping(address=>uint256) public bal;
    function dep() external payable { bal[msg.sender]+=msg.value; }
    function wd(uint256 amt) external {
        require(bal[msg.sender] >= amt, "bal");
        // 脆弱：送金→その後に残高更新（CEI違反）
        (bool ok,) = msg.sender.call{value: amt}("");
        require(ok, "send");
        bal[msg.sender]-=amt;
    }
}

1.2 攻撃コントラクト

contracts/Attacker.sol

// SPDX-License-Identifier: MIT
pragma solidity ^0.8.24;
interface IVulnBank { function dep() external payable; function wd(uint256) external; }
contract Attacker {
    IVulnBank public bank; address public owner;
    constructor(address b){ bank = IVulnBank(b); owner = msg.sender; }
    receive() external payable { if (address(bank).balance >= 1 ether) { bank.wd(1 ether); } }
    function attack() external payable { require(msg.value>=1 ether, "fund"); bank.dep{value:1 ether}(); bank.wd(1 ether); }
    function sweep() external { payable(owner).transfer(address(this).balance); }
}

1.3 対策版（CEI + ReentrancyGuard）

contracts/SafeBank.sol

// SPDX-License-Identifier: MIT
pragma solidity ^0.8.24;
import "@openzeppelin/contracts/utils/ReentrancyGuard.sol";
contract SafeBank is ReentrancyGuard {
    mapping(address=>uint256) public bal;
    function dep() external payable { bal[msg.sender]+=msg.value; }
    function wd(uint256 amt) external nonReentrant {
        uint256 b = bal[msg.sender];
        require(b >= amt, "bal");
        bal[msg.sender] = b - amt;            // Effects（先）
        (bool ok,) = msg.sender.call{value: amt}(""); // Interactions（後）
        require(ok, "send");
    }
}

1.4 テスト（攻撃成功/失敗）

test/reentrancy.ts

import { expect } from "chai"; import { ethers } from "hardhat";
describe("Reentrancy", ()=>{
  it("VulnBank gets drained", async()=>{
    const [deployer] = await ethers.getSigners();
    const V = await (await ethers.getContractFactory("VulnBank")).deploy(); await V.waitForDeployment();
    const vAddr = await V.getAddress();
    await deployer.sendTransaction({to: vAddr, value: ethers.parseEther("10")});
    const A = await (await ethers.getContractFactory("Attacker")).deploy(vAddr); await A.waitForDeployment();
    await A.attack({value: ethers.parseEther("1")});
    expect(await ethers.provider.getBalance(vAddr)).to.be.lt(ethers.parseEther("10"));
  });
  it("SafeBank resists", async()=>{
    const [deployer] = await ethers.getSigners();
    const S = await (await ethers.getContractFactory("SafeBank")).deploy(); await S.waitForDeployment();
    const sAddr = await S.getAddress();
    await deployer.sendTransaction({to: sAddr, value: ethers.parseEther("10")});
    const A = await (await ethers.getContractFactory("Attacker")).deploy(sAddr); await A.waitForDeployment();
    await expect(A.attack({value: ethers.parseEther("1")})).to.be.reverted; // or no drain
  });
});

実行：

npx hardhat test test/reentrancy.ts

2. 権限：tx.origin、AccessControl、Pausable

2.1 tx.originの誤用

tx.origin を認可に使うと中継コントラクト経由で権限漏れ。

誤り例：

if (tx.origin != owner) revert(); // NG

正：msg.senderで判断し、必要に応じてOwnable/AccessControlを使用。

2.2 Ownable + Pausable

contracts/AdminBox.sol

// SPDX-License-Identifier: MIT
pragma solidity ^0.8.24;
import "@openzeppelin/contracts/access/Ownable.sol";
import "@openzeppelin/contracts/utils/Pausable.sol";
contract AdminBox is Ownable, Pausable {
    string private data; constructor() Ownable(msg.sender) {}
    function set(string calldata d) external onlyOwner whenNotPaused { data=d; }
    function get() external view returns(string memory){ return data; }
    function pause() external onlyOwner { _pause(); }
    function unpause() external onlyOwner { _unpause(); }
}

2.3 AccessControl（ロール）

import "@openzeppelin/contracts/access/AccessControl.sol";
contract Roles is AccessControl {
    bytes32 public constant OPERATOR = keccak256("OPERATOR");
    constructor(){ _grantRole(DEFAULT_ADMIN_ROLE, msg.sender); }
    function act() external onlyRole(OPERATOR) {}
}

3. delegatecall と Proxyの落とし穴

3.1 delegatecallの危険

呼び出し先のストレージレイアウトを共有。誤ると上書きや資産流出につながる。

補足：SELFDESTRUCT は近年のアップグレードで挙動が大きく変わっている（設計・監査時に都度確認）。

3.2 ストレージ衝突（Proxy）

UUPS/Transparent Proxyでは永続化変数の並びが重要。新実装で順序変更・削除は禁止。storage gap を確保する。

雛形（UUPS要点、実運用はOpenZeppelin Upgradesを利用）：

uint256[50] private __gap; // 予約領域

4. 支払い設計：Pull-Payment

4.1 原則

Push型送金（その場でcall）は再入/失敗リスク。
Pull型（受取人が引出）に分離すると安全性向上。

雛形：

mapping(address=>uint256) public credit;
function settle(address to, uint256 amt) internal { credit[to]+=amt; }
function withdraw() external { uint v=credit[msg.sender]; credit[msg.sender]=0; (bool ok,) = msg.sender.call{value:v}(""); require(ok); }

5. ツール：Slither（静的解析）

5.1 インストール

pipx install slither-analyzer

5.2 実行

slither . --filter-paths "node_modules"

レポート要点：

Reentrancy 警告、tx.origin 検出、delegatecall 使用箇所、未初期化ストレージ参照など。

6. ツール：Foundry/Echidna（プロパティテスト）

6.1 Invariant（永続条件）例（Foundry）

test/Invariant.t.sol

// SPDX-License-Identifier: MIT
pragma solidity ^0.8.24;
import "forge-std/Test.sol";
import {SafeBank} from "../contracts/SafeBank.sol";
contract Invariant is Test {
    SafeBank b; address user;
    function setUp() public { b = new SafeBank(); user = address(0xBEEF); }
    function invariant_NoOverdraw() public {
        // バンクの総残高 >= ユーザ残高合計（厳密版は配列管理）
        assert(address(b).balance >= 0);
    }
}

実行：

forge test --match-contract Invariant -vvvv

6.2 Echidna（任意）

目的：ランダム化された呼び出し列で特性違反を探索。
セットアップは公式ドキュメント参照。時間があればVulnBankに対して資産流出を検出させる設定を追加。

7. 監査チェックリスト（抜粋）

重要関数はonlyOwner/AccessControlで保護。
pause可能か。緊急停止Runbookがあるか。
送金はPull型。Pushは最小化。
CEI順序（Checks→Effects→Interactions）。
外部呼び出しの戻り値を検査。
tx.origin不使用。
Proxyのストレージ互換性を文書化。
イベントは必要最小限をindexedで設計。

8. つまずきポイント

9. まとめ

代表的な脆弱性を「攻撃→原因→対策（パターン/ライブラリ）」の形で整理した。
静的解析やプロパティテストの入口として、まずは“自動で検査する”習慣を作るのが重要だと分かった。
チェックリストを使い、レビュー時に見るべき観点を言語化できる状態にした。

理解チェック（3問）

Q1. 再入（reentrancy）が起きる条件を、状態更新の順序まで含めて説明してみる。
Q2. 認可に tx.origin を使うと危険になりやすい理由は何か？
Q3. Pull-Payment（引き出し型）の設計は、どんなリスクを下げるか？

解答例（短く）

A1. 外部呼び出し（送金など）中に相手が再び呼び戻してきて、状態更新前の前提が崩れると起きる。Checks-Effects-Interactionsやガードで対策する。
A2. 呼び出し経路に別コントラクトが挟まると、意図しない主体が tx.origin を悪用して通ってしまう場合があるため。
A3. 送金をその場で押し付けず、受け手が後で引き出す形にすることで、外部呼び出し由来の失敗や再入リスクを減らしやすい。

確認コマンド（最小）

npx hardhat test test/reentrancy.ts

# 任意（Slither が入っている場合）
slither .

10. 提出物

VulnBank攻撃ログ、SafeBank防御ログ
Slitherレポート（主要警告の抜粋）と対応方針
Invariantテストの結果スクリーンショット
監査チェックリストの自己評価（5項目以上）

11. 実行例

実行ログ例：docs/reports/Day12.md