Halmos + Foundry: How Symbolic Testing Catches the Bugs Your Fuzzer Will Never Find

Context

Echidna, Medusa, Foundry 퍼저는 랜덤 입력으로 상태 공간을 탐색하기 때문에 특정 256비트 입력 조합이 필요한 버그는 통계적으로 발견 불가능하다. 실제로 2026년 3월 Alkemi 프로토콜 익스플로잇(손실액 89K)은 정확한 담보율, 자기 청산 파라미터, 오라클 업데이트 순서의 조합이 필요했는데 퍼징으로 이를 우연히 찾을 확률은 천문학적으로 낮았다.

Technical Solution

• Halmos 기호 실행 엔진 도입: 각 uint256 파라미터를 모든 가능한 256비트 값을 동시에 나타내는 기호 변수로 변환하고 SMT 솔버에 수학적 제약 조건으로 변환
• Foundry 테스트 구조 재사용: 기존 fuzz 테스트를 check_ 접두사로 변경하고 vm.assume 경계 제거 및 assertion 추가하여 형식 검증 스펙으로 변환
• 상태 불변식 테스트 도입(Halmos v0.3.0): deposit(), borrow(), updatePrice() 같은 함수를 임의의 시퀀스로 호출하여 탈중앙화 금융 프로토콜의 복잡한 상태 전이 검증
• 설치 및 실행: pip install halmos로 설치 후 halmos --contract MyContractTest 명령으로 실행, CI에서는 --loop 3, --depth 10, --timeout 3600, --solver-timeout-assertion 300 옵션으로 설정
• 가치 보존 불변식 우선 검증: 송신자 잔액 + 수신자 잔액의 합이 변경 전후 동일하고 음수 잔액이 없음을 수학적으로 증명

Impact

2026년 1분기 탈중앙화 금융 산업 손실액이 1억 3700만 달러였으며 대부분의 익스플로잇이 형식화 가능한 단순 불변식 위반이었다.

Key Takeaway

퍼징은 필요하지만 충분하지 않으며, Halmos를 통한 기호 실행 도구 활용으로 "아마도 안전"에서 "수학적으로 증명된 안전"으로 전환 가능하다. 스마트 컨트랙트 개발 팀은 기존 Foundry 테스트 구조를 재사용하면서 최소한의 추가 작성으로 형식 검증 수준의 보증을 얻을 수 있다.