Discussão sobre a segurança dos zk-SNARKs no Blockchain

zk-SNARKs(ZKP) como uma tecnologia criptográfica avançada, está sendo cada vez mais adotada por projetos de Blockchain. No entanto, à medida que seu alcance de aplicação se expande, os problemas de segurança que surgem durante a combinação de ZKP com Blockchain também se tornam cada vez mais proeminentes. Este artigo irá analisar, do ponto de vista da segurança, os riscos que o ZKP pode enfrentar ao ser aplicado na área de Blockchain, fornecendo referências para a proteção de segurança de projetos relacionados.

As principais características do ZKP

Um sistema de zk-SNARKs completo precisa atender a três características-chave ao mesmo tempo:

1. Completude: para uma afirmação verdadeira, o provador consegue sempre provar ao verificador a sua correção.

2. Confiabilidade: em caso de declarações erradas, o provedor malicioso não consegue enganar o validador.

3. Propriedade de conhecimento zero: Durante o processo de verificação, o verificador não obterá nenhuma informação do provedor sobre os dados originais.

Estas três características são a base para garantir a segurança e eficácia dos sistemas ZKP. Se alguma dessas características for comprometida, isso pode levar a sérias vulnerabilidades no sistema. Por exemplo, a falta de completude pode resultar em ataques de negação de serviço; a insuficiência de confiabilidade pode ser explorada por atacantes para falsificar provas; a falta de privacidade pode resultar na divulgação de informações sensíveis. Portanto, ao realizar avaliações de segurança, é fundamental garantir que estas três características sejam plenamente atendidas.

Pontos de segurança do projeto Blockchain ZKP

Para projetos de Blockchain que utilizam tecnologia ZKP, os seguintes aspectos merecem especial atenção:

1. zk-SNARKs circuito

O circuito ZKP é o núcleo de todo o sistema, e sua segurança afeta diretamente a confiabilidade do projeto. Os principais pontos de foco incluem:

• Design de circuitos: evitar erros lógicos que possam levar à falha das propriedades de segurança.
• Implementação de primitivas criptográficas: garantir a correta implementação de componentes básicos como funções hash e algoritmos de criptografia.
• Garantia de aleatoriedade: garantir a segurança e aleatoriedade do gerador de números aleatórios.

2. Segurança de contratos inteligentes

Para projetos de moedas privadas baseados em Layer 2 ou em contratos inteligentes, a segurança dos contratos é crucial. Além das vulnerabilidades comuns como reentrada e injeção, a validação de mensagens entre cadeias e a validação de provas precisam de uma atenção especial, para evitar a falha de confiabilidade.

3. Disponibilidade de dados

Assegurar que os dados off-chain possam ser acessados e verificados de forma segura e eficaz. Enfatizar a segurança do armazenamento de dados, dos mecanismos de verificação e do processo de transmissão. Ao mesmo tempo, reforçar a proteção do host e o monitoramento do estado dos dados também é uma importante medida para garantir a disponibilidade dos dados.

4. Mecanismos de incentivos econômicos

Avaliar o design do modelo de incentivos do projeto, a distribuição de recompensas e os mecanismos de punição, garantindo que todas as partes envolvidas tenham motivação suficiente para manter a segurança e o funcionamento estável do sistema.

5. Proteção de Privacidade

A implementação do plano de proteção de privacidade para projetos de auditoria garante que os dados dos usuários sejam adequadamente protegidos em todo o processo. É possível, através da análise do fluxo de comunicação do protocolo, inferir se existe risco de vazamento de privacidade do provador.

6. Otimização de desempenho

Avaliar as estratégias de otimização de desempenho do projeto, incluindo velocidade de processamento de transações, eficiência do processo de validação, etc., garantindo que atendam às necessidades de aplicação real.

7. Mecanismos de tolerância a falhas e recuperação

Estratégias de resposta do sistema de revisão diante de situações inesperadas, como falhas de rede e ataques maliciosos, garantindo a recuperação oportuna do funcionamento normal.

8. Qualidade do código

Auditar completamente o código do projeto, focando na legibilidade, manutenibilidade e robustez, identificando erros potenciais e práticas de programação não conformes.

Medidas de segurança

Para garantir a segurança do projeto de Blockchain ZKP, podem ser adotadas as seguintes medidas:

1. Auditoria de código abrangente: auditoria manual e automatizada de contratos inteligentes, lógica de codificação de circuitos, etc.

2. Teste de lógica personalizada: para a lógica crítica, simular vários cenários de ataque através da montagem manual de testemunhos.

3. Teste Fuzz: realizar testes de fuzz no código do Sequencer/Prover e no contrato de verificação.

4. Monitorização em tempo real: implementar um sistema de monitorização de segurança em blockchain, para realizar alertas de risco e bloqueio de ataques.

5. Proteção de segurança do host: utilização de produtos de segurança de host com capacidades CWPP e ASA para garantir a operação segura dos servidores.

Conclusão

A aplicação da tecnologia ZKP no campo da Blockchain tem um grande potencial, mas a sua segurança não deve ser ignorada. As partes do projeto precisam desenvolver estratégias de segurança específicas de acordo com os cenários de aplicação. É fundamental garantir que as três principais características do ZKP sejam plenamente protegidas. Ao mesmo tempo, auditorias de segurança contínuas e monitoramento em tempo real também são essenciais para manter o funcionamento estável do projeto a longo prazo. Somente integrando a consciência de segurança em todo o ciclo de vida do projeto é que se pode realmente explorar o enorme potencial da tecnologia ZKP no campo da Blockchain.