zk-SNARK trong Blockchain: Thách thức về bảo mật và giải pháp

zk-SNARK(ZKP) như một công nghệ mã hóa tiên tiến, đang ngày càng được áp dụng rộng rãi trong lĩnh vực Blockchain. Với việc các dự án như giao thức Layer 2, chuỗi công cộng đặc biệt áp dụng công nghệ ZKP, độ phức tạp của hệ thống cũng tăng theo, mang lại những thách thức an ninh mới. Bài viết này sẽ thảo luận từ góc độ an ninh về những lỗ hổng có thể xảy ra trong quá trình kết hợp ZKP với Blockchain, cung cấp tham khảo cho việc bảo vệ an ninh của các dự án liên quan.

Đặc điểm cốt lõi của ZKP

Một hệ thống chứng minh không kiến thức hoàn chỉnh cần phải đáp ứng ba đặc tính then chốt đồng thời:

1. Tính đầy đủ: Đối với các tuyên bố thực, người chứng minh có thể thành công trong việc chứng minh tính đúng đắn của nó với người xác minh.

2. Độ tin cậy: Đối với các tuyên bố sai, người chứng minh ác ý không thể lừa dối người xác thực.

3. Tính không biết: Trong quá trình xác minh, người xác minh sẽ không nhận được bất kỳ thông tin nào từ người chứng minh về dữ liệu bản thân.

Ba đặc điểm này là nền tảng cho sự an toàn và hiệu quả của hệ thống ZKP. Nếu tính đầy đủ không được đảm bảo, hệ thống có thể không thể cung cấp chứng minh đúng dưới một số điều kiện, dẫn đến từ chối dịch vụ. Việc thiếu độ tin cậy có thể cho phép kẻ tấn công giả mạo chứng minh, gây ra vấn đề vượt quyền nghiêm trọng. Việc thiếu tính bí mật có thể dẫn đến rò rỉ tham số gốc, cho phép kẻ tấn công tạo ra chứng minh tấn công hoặc người chứng minh làm điều ác. Do đó, trong quá trình cung cấp dịch vụ an toàn, cần chú trọng đến việc đảm bảo những đặc điểm này.

Các điểm an toàn của dự án ZKP

1. zk-SNARK điện tử

Mạch ZKP là lõi của toàn bộ hệ thống, cần chú ý đến các khía cạnh sau:

• Thiết kế mạch: Có thể có lỗi logic, dẫn đến việc quá trình chứng minh không đáp ứng thuộc tính an toàn. Ví dụ, lỗi thiết kế mạch mà Zcash phát hiện trong nâng cấp Sapling năm 2018 có thể dẫn đến việc tạo ra token giả không giới hạn.

• Triển khai nguyên lý mật mã: Nếu các hàm băm, thuật toán mã hóa và các nguyên lý khác được triển khai không chính xác, có thể gây nguy hiểm cho toàn bộ an ninh hệ thống.

• Đảm bảo ngẫu nhiên: Quy trình chứng minh phụ thuộc vào bộ sinh số ngẫu nhiên, nếu ngẫu nhiên không đủ có thể dẫn đến sự suy giảm về an toàn. Như lỗi sinh số ngẫu nhiên mà Dfinity phát hiện vào năm 2018, có thể phá hoại đặc tính zk-SNARK của mạch.

2. An toàn hợp đồng thông minh

Đối với các dự án tiền điện tử riêng tư Layer 2 hoặc được thực hiện thông qua hợp đồng thông minh, an ninh hợp đồng là rất quan trọng. Ngoài các lỗ hổng phổ biến, các lỗ hổng trong xác thực thông điệp liên chuỗi và xác thực proof có thể trực tiếp dẫn đến sự mất tin cậy. Ví dụ, lỗ hổng trong hợp đồng Verify của Circom có thể dẫn đến cuộc tấn công double spend giả mạo.

3. Tính khả dụng của dữ liệu

Đảm bảo dữ liệu ngoài chuỗi có thể được truy cập và xác minh một cách an toàn và hiệu quả. Vấn đề khả dụng dữ liệu trên chuỗi Plasma xảy ra vào năm 2019 đã khiến người dùng không thể gửi giao dịch hoặc rút tiền, làm nổi bật tầm quan trọng của vấn đề này. Ngoài việc sử dụng chứng minh khả dụng dữ liệu, có thể tăng cường bảo vệ máy chủ và giám sát trạng thái dữ liệu.

4. Cơ chế khuyến khích kinh tế

Đánh giá cơ chế khuyến khích của dự án, đảm bảo có thể hợp lý kích thích các bên tham gia duy trì an toàn và ổn định hệ thống. Chú trọng đến thiết kế mô hình khuyến khích, phân phối thưởng và cơ chế trừng phạt.

5. Bảo vệ quyền riêng tư

Đối với các dự án liên quan đến bảo vệ quyền riêng tư, cần kiểm toán việc thực hiện kế hoạch bảo mật. Đảm bảo rằng dữ liệu người dùng được bảo vệ đầy đủ trong quá trình truyền tải, lưu trữ và xác minh, đồng thời duy trì tính khả dụng và độ tin cậy của hệ thống. Có thể suy luận xem liệu có sự rò rỉ quyền riêng tư của người chứng minh thông qua phân tích quy trình giao tiếp của giao thức, hoặc người xác minh có thể tái tạo kiến thức của người chứng minh hay không.

6. Tối ưu hiệu suất

Đánh giá các chiến lược tối ưu hóa hiệu suất của dự án, bao gồm tốc độ xử lý giao dịch, hiệu quả của quy trình xác minh, v.v. Kiểm toán các biện pháp tối ưu hóa trong việc thực hiện mã, đảm bảo đáp ứng các yêu cầu về hiệu suất.

7. Cơ chế chịu lỗi và phục hồi

Chiến lược chịu lỗi và phục hồi của dự án kiểm toán đối mặt với các tình huống bất ngờ ( như sự cố mạng, tấn công độc hại, v.v. Đảm bảo rằng hệ thống có thể tự động phục hồi và duy trì hoạt động bình thường trong các trường hợp có thể.

) 8. Chất lượng mã

Đánh giá chất lượng tổng thể của mã dự án, chú ý đến tính dễ đọc, khả năng bảo trì và độ bền. Đánh giá xem có tồn tại các thực hành lập trình không chuẩn, mã dư thừa, lỗi tiềm ẩn và các vấn đề khác.

Tóm tắt

Khi thảo luận về an ninh của các dự án ZKP, cần phải xác định rõ dự án sẽ sử dụng ZKP ở đâu, các loại dự án khác nhau ### như Layer 2, tiền mã hóa riêng tư, chuỗi công khai ( có trọng tâm an ninh khác nhau. Nhưng dù sao đi nữa, cần phải đảm bảo ba đặc tính cốt lõi của ZKP: tính hoàn chỉnh, tính đáng tin cậy và tính không biết. Chỉ khi xem xét toàn diện các yếu tố an ninh này, mới có thể xây dựng dự án Blockchain ZKP thực sự an toàn và đáng tin cậy.