zk-SNARKs في البلوكتشين: التحديات الأمنية والحلول

zk-SNARKs(ZKP) كأسلوب متقدم من تقنيات التشفير، يتم استخدامه بشكل متزايد في مجال البلوكتشين. مع اعتماد بروتوكولات Layer 2 ومشاريع البلوكات العامة الخاصة لتقنية ZKP، تزداد تعقيد النظام، مما يخلق تحديات أمان جديدة. ستتناول هذه المقالة من منظور الأمان الثغرات المحتملة في عملية دمج ZKP مع البلوكتشين، وتوفر مرجعًا لحماية الأمان للمشاريع ذات الصلة.

الخصائص الأساسية للـ ZKP

يجب أن يلبي نظام zk-SNARKs الكامل ثلاثة خصائص رئيسية في نفس الوقت:

1. الشمولية: بالنسبة للبيانات الحقيقية، يمكن للمدعى أن ينجح في إثبات صحتها للمحقق.

2. الموثوقية: لا يستطيع المبرهن الخبيث خداع المصدقين بشأن البيانات الخاطئة.

3. الخصوصية: خلال عملية التحقق، لن يحصل المُحقق على أي معلومات من المُثبت حول البيانات نفسها.

هذه الخصائص الثلاث هي حجر الزاوية لأمان وفعالية نظام ZKP. إذا لم يتم تلبية الكمال، فقد لا يتمكن النظام من تقديم إثبات صحيح تحت ظروف معينة، مما يؤدي إلى رفض الخدمة. قد يؤدي نقص الموثوقية إلى أن يتمكن المهاجمون من تزوير الإثبات، مما يسبب مشاكل خطيرة في تجاوز الصلاحيات. قد يؤدي نقص الخصوصية إلى تسريب المعلمات الأصلية، مما يمكّن المهاجمين من إنشاء إثباتات هجوم أو ارتكاب المخالفات من قبل المثبت. لذلك، يجب الانتباه بشكل خاص لضمان هذه الخصائص خلال عملية تقديم الخدمات الأمنية.

نقاط الأمان في مشاريع zk-SNARKs

1. zk-SNARKs دائرة

دائرة ZKP هي جوهر النظام بأكمله، ويجب إيلاء اهتمام خاص للجوانب التالية:

• تصميم الدوائر: قد توجد أخطاء منطقية تؤدي إلى عدم توافق عملية الإثبات مع الخصائص الأمنية. على سبيل المثال، خطأ تصميم الدائرة الذي اكتشف في ترقية Sapling لـ Zcash في عام 2018، قد يؤدي إلى تزوير رموز غير محدود.

• تنفيذ البرايمز التشفيرية: إذا كانت هناك أخطاء في تنفيذ دالة التجزئة أو خوارزميات التشفير، فإن ذلك قد يعرض أمان النظام بأكمله للخطر.

• ضمان العشوائية: تعتمد عملية الإثبات على مولد الأرقام العشوائية، وإذا كانت العشوائية غير كافية فقد يؤدي ذلك إلى تضرر الأمان. كما اكتشفت Dfinity في عام 2018 ثغرة في توليد الأرقام العشوائية، قد تؤدي إلى تدمير خصائص zk-SNARKs للدائرة.

2. أمان العقود الذكية

بالنسبة لمشاريع العملات الخاصة التي تعتمد على Layer 2 أو التي يتم تنفيذها من خلال العقود الذكية، فإن أمان العقود يعد أمرًا بالغ الأهمية. بخلاف الثغرات الشائعة، فإن الثغرات في التحقق من الرسائل عبر السلاسل والتحقق من proof قد تؤدي مباشرة إلى فشل الموثوقية. على سبيل المثال، قد تؤدي ثغرة عقد Verify الخاص بـ Circom إلى هجوم مزدوج باسم زائف.

3. توفر البيانات

تأكد من أنه يمكن الوصول إلى البيانات خارج السلسلة والتحقق منها بشكل آمن وفعال. أدت مشاكل قابلية البيانات على سلسلة Plasma في عام 2019 إلى عدم قدرة المستخدمين على تقديم المعاملات أو سحب الأموال، مما يبرز أهمية هذه المشكلة. بالإضافة إلى استخدام إثبات قابلية البيانات، يمكن تعزيز حماية المضيف ومراقبة حالة البيانات.

4. آلية الحوافز الاقتصادية

تقييم آلية تحفيز المشروع لضمان قدرتها على تحفيز جميع الأطراف المشاركة بشكل معقول للحفاظ على أمان النظام واستقراره. التركيز على تصميم نموذج التحفيز، وتوزيع المكافآت، وآليات العقاب.

5. حماية الخصوصية

بالنسبة للمشاريع المعنية بحماية الخصوصية، يجب تدقيق تنفيذ خطط الخصوصية الخاصة بها. تأكد من أن بيانات المستخدم محمية بشكل كافٍ أثناء النقل والتخزين والتحقق، مع الحفاظ على توفر النظام وموثوقيته. يمكن استنتاج ما إذا كان هناك تسرب لخصوصية المدعي من خلال تحليل تدفق اتصالات البروتوكول، أو ما إذا كان المدقق قد يكون قادرًا على إعادة بناء معرفة المدعي.

6. تحسين الأداء

تقييم استراتيجيات تحسين أداء المشروع، بما في ذلك سرعة معالجة المعاملات وكفاءة عملية التحقق. تدقيق تدابير التحسين في تنفيذ الشفرات، لضمان تلبية متطلبات الأداء.

7. آليات التحمل والتعافي

استراتيجيات التحمل والاستعادة لمشاريع التدقيق في مواجهة ظروف غير متوقعة مثل أعطال الشبكة، والهجمات الخبيثة، وغيرها من الظروف غير المتوقعة (. تأكد من أن النظام يمكنه الاستعادة تلقائيًا والحفاظ على التشغيل الطبيعي عند الإمكان.

) 8. جودة الشفرة

جودة الشفرة بشكل عام لمشاريع التدقيق، مع التركيز على قابلية القراءة، قابلية الصيانة والصلابة. تقييم ما إذا كانت هناك ممارسات برمجة غير قياسية، شيفرات زائدة، أخطاء محتملة وغيرها من المشكلات.

ملخص

عند مناقشة أمان مشاريع zk-SNARKs، يجب أولاً توضيح أين سيتم استخدام zk-SNARKs في المشروع. تختلف أولويات الأمان لمشاريع مختلفة مثل Layer 2، العملات الخاصة، والبلوكتشين ###. ولكن بغض النظر عن ذلك، يجب التأكد من أن الخصائص الثلاث الأساسية لـ zk-SNARKs: الاكتمال، والموثوقية، والخصوصية يتم ضمانها بشكل فعال. فقط من خلال النظر الشامل في هذه العوامل الأمنية يمكن بناء مشروع بلوكتشين zk-SNARKs آمن وموثوق حقًا.