zk-SNARK ( ZKP ) như một công nghệ mật mã tiên tiến, đang được tích hợp sâu với công nghệ Blockchain. Với ngày càng nhiều giao thức Layer 2 và các chuỗi công khai đặc biệt áp dụng ZKP, sự phức tạp của nó cũng mang đến những thách thức về an ninh mới. Bài viết này sẽ từ góc độ an ninh, khám phá các lỗ hổng có thể tồn tại trong ứng dụng ZKP trên Blockchain, cung cấp tham khảo cho việc bảo vệ an toàn của các dự án liên quan.
Đặc điểm cốt lõi của ZKP
Trước khi phân tích tính bảo mật của hệ thống ZKP, chúng ta cần hiểu ba đặc điểm cốt lõi của nó:
Tính đầy đủ: Đối với các tuyên bố thực, người chứng minh luôn có thể thành công trong việc chứng minh tính đúng đắn của chúng với người xác nhận.
Độ tin cậy: Đối với các tuyên bố sai, người chứng minh ác ý không thể lừa dối người xác minh.
Tính không biết: Trong quá trình xác minh, người xác minh sẽ không nhận được bất kỳ thông tin nào về dữ liệu gốc.
Ba đặc tính này là nền tảng đảm bảo sự an toàn và hiệu quả của hệ thống ZKP. Nếu bất kỳ đặc tính nào bị suy yếu, nó có thể dẫn đến sự sụp đổ an toàn của hệ thống. Ví dụ, sự thiếu hụt tính hoàn thiện có thể gây ra từ chối dịch vụ; độ tin cậy không đủ có thể bị kẻ tấn công lợi dụng để tạo ra chứng minh giả; và tính bảo mật bị tổn hại có thể làm lộ thông tin nhạy cảm. Do đó, trong đánh giá an toàn, cần phải chú trọng vào việc thực hiện những đặc tính này.
Những điểm an toàn cần lưu ý trong dự án Blockchain ZKP
Đối với các dự án blockchain dựa trên ZKP, cần chú ý đến một số vấn đề an ninh sau:
1. zk-SNARK điện tử
Mạch ZKP là cốt lõi của toàn bộ hệ thống, mức độ an toàn của nó ảnh hưởng trực tiếp đến độ tin cậy của dự án. Các điểm chú ý chính bao gồm:
Lỗi thiết kế mạch: có thể dẫn đến quá trình chứng minh không phù hợp với các thuộc tính an toàn. Ví dụ, Zcash đã phát hiện một lỗi thiết kế mạch có thể dẫn đến việc tạo ra token giả không giới hạn trong bản nâng cấp Sapling năm 2018.
Lỗi thực hiện nguyên lý mật mã: Nếu nguyên lý mật mã cơ sở có khuyết điểm, có thể dẫn đến sự sụp đổ của toàn bộ hệ thống. Những vấn đề như vậy không phải là hiếm, chẳng hạn như cầu xuyên chuỗi BNB Chain đã từng gây ra thiệt hại lớn do lỗi thực hiện xác minh Merkle tree.
Thiếu tính ngẫu nhiên: Hệ thống ZKP phụ thuộc vào số ngẫu nhiên chất lượng cao, vấn đề tạo ra số ngẫu nhiên có thể đe dọa đến tính an toàn của chứng minh. Như Dfinity đã phát hiện một lỗ hổng trong việc tạo ra số ngẫu nhiên có thể phá hủy tính chất zero-knowledge.
2. An toàn hợp đồng thông minh
Đối với các dự án đồng tiền riêng tư dựa trên Layer 2 hoặc hợp đồng thông minh, an toàn hợp đồng là vô cùng quan trọng. Ngoài các lỗ hổng phổ biến như tấn công gọi lại và tràn bộ nhớ, cần đặc biệt chú ý đến các vấn đề xác thực thông điệp giữa các chuỗi và xác thực proof, những điều này có thể ảnh hưởng trực tiếp đến độ tin cậy của hệ thống. Chẳng hạn, lỗ hổng trong hợp đồng Verify của Circom đã cho phép kẻ tấn công thực hiện giao dịch hai lần thông qua một bí danh.
3. Tính khả dụng của dữ liệu
Đảm bảo truy cập an toàn và xác thực hiệu quả dữ liệu ngoài chuỗi là chìa khóa của các dự án Layer 2. Năm 2019, chuỗi Plasma đã bị gián đoạn giao dịch và rút tiền do các xác thực không thể truy cập dữ liệu ngoài chuỗi. Bên cạnh việc sử dụng chứng minh khả năng dữ liệu, cần phải tăng cường bảo vệ máy chủ và giám sát trạng thái dữ liệu.
4. Cơ chế kích thích kinh tế
Cơ chế khuyến khích hợp lý là rất quan trọng để duy trì sự an toàn và ổn định của hệ thống. Cần đánh giá xem thiết kế mô hình khuyến khích, phân phối phần thưởng và cơ chế phạt có thể khuyến khích hiệu quả các bên tham gia hay không.
5. Bảo vệ quyền riêng tư
Đối với các dự án liên quan đến bảo vệ quyền riêng tư, cần xem xét việc thực hiện kế hoạch bảo mật của họ. Đảm bảo rằng dữ liệu người dùng được bảo vệ đầy đủ trong toàn bộ quy trình, đồng thời đảm bảo tính khả dụng và độ tin cậy của hệ thống. Có thể thông qua việc phân tích quy trình giao tiếp của giao thức, đánh giá xem có rủi ro rò rỉ quyền riêng tư hay không.
6. Tối ưu hóa hiệu suất
Đánh giá các chiến lược tối ưu hóa hiệu suất của dự án, bao gồm tốc độ xử lý giao dịch và hiệu quả của quá trình xác minh. Kiểm tra các biện pháp tối ưu hóa trong việc triển khai mã, đảm bảo đáp ứng các yêu cầu về hiệu suất.
7. Cơ chế chịu lỗi và phục hồi
Chiến lược ứng phó với các tình huống bất ngờ như sự cố mạng, tấn công độc hại trong việc kiểm tra dự án. Đảm bảo hệ thống có khả năng tự phục hồi và duy trì hoạt động bình thường.
8. Chất lượng mã
Kiểm toán toàn diện chất lượng mã dự án, chú ý đến khả năng đọc, khả năng bảo trì và tính mạnh mẽ. Đánh giá xem có tồn tại các thực hành lập trình không chuẩn, mã dư thừa hoặc lỗi tiềm ẩn hay không.
Dịch vụ an toàn và giải pháp bảo vệ
Để bảo vệ toàn diện sự an toàn của dự án ZKP, có thể thực hiện các biện pháp sau:
Kiểm toán mã toàn diện: bao gồm việc kiểm toán các khía cạnh như hợp đồng thông minh, logic mã mạch, điều kiện ràng buộc và việc tạo ra chứng kiến.
Kiểm tra tự động: Thực hiện kiểm tra Fuzz và kiểm tra an ninh đối với mã Sequencer/Prover và hợp đồng xác minh.
Giám sát thời gian thực: Triển khai hệ thống giám sát an toàn trên chuỗi, thực hiện nhận thức rủi ro thời gian thực, cảnh báo và theo dõi.
Bảo vệ máy chủ: Sử dụng sản phẩm bảo mật máy chủ có khả năng CWPP và ASA, đảm bảo máy chủ hoạt động an toàn và đáng tin cậy.
Mô phỏng tấn công: Thông qua việc lắp ráp chứng kiến logic tùy chỉnh một cách thủ công, mô phỏng nhiều kịch bản tấn công để tiến hành thử nghiệm.
Tóm lại, việc bảo vệ an toàn cho các dự án ZKP cần phải được xem xét một cách toàn diện theo các kịch bản ứng dụng cụ thể, từ mật mã học cơ bản đến các ứng dụng cấp cao. Chỉ khi đảm bảo tính toàn vẹn, độ tin cậy và tính bí mật của ZKP, mới có thể xây dựng được hệ thống thực sự an toàn và đáng tin cậy.
Trang này có thể chứa nội dung của bên thứ ba, được cung cấp chỉ nhằm mục đích thông tin (không phải là tuyên bố/bảo đảm) và không được coi là sự chứng thực cho quan điểm của Gate hoặc là lời khuyên về tài chính hoặc chuyên môn. Xem Tuyên bố từ chối trách nhiệm để biết chi tiết.
8 nguy cơ an ninh và chiến lược bảo vệ của dự án Blockchain zk-SNARK
Bảo mật khi kết hợp zk-SNARK và Blockchain
zk-SNARK ( ZKP ) như một công nghệ mật mã tiên tiến, đang được tích hợp sâu với công nghệ Blockchain. Với ngày càng nhiều giao thức Layer 2 và các chuỗi công khai đặc biệt áp dụng ZKP, sự phức tạp của nó cũng mang đến những thách thức về an ninh mới. Bài viết này sẽ từ góc độ an ninh, khám phá các lỗ hổng có thể tồn tại trong ứng dụng ZKP trên Blockchain, cung cấp tham khảo cho việc bảo vệ an toàn của các dự án liên quan.
Đặc điểm cốt lõi của ZKP
Trước khi phân tích tính bảo mật của hệ thống ZKP, chúng ta cần hiểu ba đặc điểm cốt lõi của nó:
Tính đầy đủ: Đối với các tuyên bố thực, người chứng minh luôn có thể thành công trong việc chứng minh tính đúng đắn của chúng với người xác nhận.
Độ tin cậy: Đối với các tuyên bố sai, người chứng minh ác ý không thể lừa dối người xác minh.
Tính không biết: Trong quá trình xác minh, người xác minh sẽ không nhận được bất kỳ thông tin nào về dữ liệu gốc.
Ba đặc tính này là nền tảng đảm bảo sự an toàn và hiệu quả của hệ thống ZKP. Nếu bất kỳ đặc tính nào bị suy yếu, nó có thể dẫn đến sự sụp đổ an toàn của hệ thống. Ví dụ, sự thiếu hụt tính hoàn thiện có thể gây ra từ chối dịch vụ; độ tin cậy không đủ có thể bị kẻ tấn công lợi dụng để tạo ra chứng minh giả; và tính bảo mật bị tổn hại có thể làm lộ thông tin nhạy cảm. Do đó, trong đánh giá an toàn, cần phải chú trọng vào việc thực hiện những đặc tính này.
Những điểm an toàn cần lưu ý trong dự án Blockchain ZKP
Đối với các dự án blockchain dựa trên ZKP, cần chú ý đến một số vấn đề an ninh sau:
1. zk-SNARK điện tử
Mạch ZKP là cốt lõi của toàn bộ hệ thống, mức độ an toàn của nó ảnh hưởng trực tiếp đến độ tin cậy của dự án. Các điểm chú ý chính bao gồm:
Lỗi thiết kế mạch: có thể dẫn đến quá trình chứng minh không phù hợp với các thuộc tính an toàn. Ví dụ, Zcash đã phát hiện một lỗi thiết kế mạch có thể dẫn đến việc tạo ra token giả không giới hạn trong bản nâng cấp Sapling năm 2018.
Lỗi thực hiện nguyên lý mật mã: Nếu nguyên lý mật mã cơ sở có khuyết điểm, có thể dẫn đến sự sụp đổ của toàn bộ hệ thống. Những vấn đề như vậy không phải là hiếm, chẳng hạn như cầu xuyên chuỗi BNB Chain đã từng gây ra thiệt hại lớn do lỗi thực hiện xác minh Merkle tree.
Thiếu tính ngẫu nhiên: Hệ thống ZKP phụ thuộc vào số ngẫu nhiên chất lượng cao, vấn đề tạo ra số ngẫu nhiên có thể đe dọa đến tính an toàn của chứng minh. Như Dfinity đã phát hiện một lỗ hổng trong việc tạo ra số ngẫu nhiên có thể phá hủy tính chất zero-knowledge.
2. An toàn hợp đồng thông minh
Đối với các dự án đồng tiền riêng tư dựa trên Layer 2 hoặc hợp đồng thông minh, an toàn hợp đồng là vô cùng quan trọng. Ngoài các lỗ hổng phổ biến như tấn công gọi lại và tràn bộ nhớ, cần đặc biệt chú ý đến các vấn đề xác thực thông điệp giữa các chuỗi và xác thực proof, những điều này có thể ảnh hưởng trực tiếp đến độ tin cậy của hệ thống. Chẳng hạn, lỗ hổng trong hợp đồng Verify của Circom đã cho phép kẻ tấn công thực hiện giao dịch hai lần thông qua một bí danh.
3. Tính khả dụng của dữ liệu
Đảm bảo truy cập an toàn và xác thực hiệu quả dữ liệu ngoài chuỗi là chìa khóa của các dự án Layer 2. Năm 2019, chuỗi Plasma đã bị gián đoạn giao dịch và rút tiền do các xác thực không thể truy cập dữ liệu ngoài chuỗi. Bên cạnh việc sử dụng chứng minh khả năng dữ liệu, cần phải tăng cường bảo vệ máy chủ và giám sát trạng thái dữ liệu.
4. Cơ chế kích thích kinh tế
Cơ chế khuyến khích hợp lý là rất quan trọng để duy trì sự an toàn và ổn định của hệ thống. Cần đánh giá xem thiết kế mô hình khuyến khích, phân phối phần thưởng và cơ chế phạt có thể khuyến khích hiệu quả các bên tham gia hay không.
5. Bảo vệ quyền riêng tư
Đối với các dự án liên quan đến bảo vệ quyền riêng tư, cần xem xét việc thực hiện kế hoạch bảo mật của họ. Đảm bảo rằng dữ liệu người dùng được bảo vệ đầy đủ trong toàn bộ quy trình, đồng thời đảm bảo tính khả dụng và độ tin cậy của hệ thống. Có thể thông qua việc phân tích quy trình giao tiếp của giao thức, đánh giá xem có rủi ro rò rỉ quyền riêng tư hay không.
6. Tối ưu hóa hiệu suất
Đánh giá các chiến lược tối ưu hóa hiệu suất của dự án, bao gồm tốc độ xử lý giao dịch và hiệu quả của quá trình xác minh. Kiểm tra các biện pháp tối ưu hóa trong việc triển khai mã, đảm bảo đáp ứng các yêu cầu về hiệu suất.
7. Cơ chế chịu lỗi và phục hồi
Chiến lược ứng phó với các tình huống bất ngờ như sự cố mạng, tấn công độc hại trong việc kiểm tra dự án. Đảm bảo hệ thống có khả năng tự phục hồi và duy trì hoạt động bình thường.
8. Chất lượng mã
Kiểm toán toàn diện chất lượng mã dự án, chú ý đến khả năng đọc, khả năng bảo trì và tính mạnh mẽ. Đánh giá xem có tồn tại các thực hành lập trình không chuẩn, mã dư thừa hoặc lỗi tiềm ẩn hay không.
Dịch vụ an toàn và giải pháp bảo vệ
Để bảo vệ toàn diện sự an toàn của dự án ZKP, có thể thực hiện các biện pháp sau:
Kiểm toán mã toàn diện: bao gồm việc kiểm toán các khía cạnh như hợp đồng thông minh, logic mã mạch, điều kiện ràng buộc và việc tạo ra chứng kiến.
Kiểm tra tự động: Thực hiện kiểm tra Fuzz và kiểm tra an ninh đối với mã Sequencer/Prover và hợp đồng xác minh.
Giám sát thời gian thực: Triển khai hệ thống giám sát an toàn trên chuỗi, thực hiện nhận thức rủi ro thời gian thực, cảnh báo và theo dõi.
Bảo vệ máy chủ: Sử dụng sản phẩm bảo mật máy chủ có khả năng CWPP và ASA, đảm bảo máy chủ hoạt động an toàn và đáng tin cậy.
Mô phỏng tấn công: Thông qua việc lắp ráp chứng kiến logic tùy chỉnh một cách thủ công, mô phỏng nhiều kịch bản tấn công để tiến hành thử nghiệm.
Tóm lại, việc bảo vệ an toàn cho các dự án ZKP cần phải được xem xét một cách toàn diện theo các kịch bản ứng dụng cụ thể, từ mật mã học cơ bản đến các ứng dụng cấp cao. Chỉ khi đảm bảo tính toàn vẹn, độ tin cậy và tính bí mật của ZKP, mới có thể xây dựng được hệ thống thực sự an toàn và đáng tin cậy.