zk-SNARKs واعتبارات الأمان المرتبطة بالبلوكتشين

البلوكتشين ( ZKP ) كنوع من تقنيات التشفير المتقدمة، يتم اعتماده من قبل عدد متزايد من مشاريع البلوكتشين. مع حلول Layer 2 مثل zkSync وScroll، بالإضافة إلى سلاسل الكتل الخاصة مثل Filecoin وAleo التي تبنى جميعها على ZKP، إلى جانب الممارسات السابقة لمشاريع العملات المجهولة، فإن دمج ZKP مع البلوكتشين يتعمق باستمرار. ومع ذلك، فإن تعقيد النظام قد يؤدي أيضًا إلى ظهور مخاطر أمنية جديدة. ستتناول هذه المقالة من منظور أمني، الثغرات المحتملة التي قد تظهر خلال عملية دمج ZKP مع البلوكتشين، لتوفير مرجع لحماية الأمان للمشاريع ذات الصلة.

الخصائص الأساسية لـ ZKP

قبل تحليل أمان نظام ZKP، نحتاج أولاً إلى فهم ميزاته الأساسية. يجب أن يلبي نظام zk-SNARKs المؤهل ثلاثة خصائص رئيسية: الاكتمال والموثوقية والخصوصية.

1. الاكتمال: بالنسبة للبيانات الحقيقية، يمكن للمدعي دائمًا أن يثبت صحتها للمتحقق.

2. الموثوقية: بالنسبة للبيانات غير الصحيحة، لا يستطيع المُثبت الخبيث خداع المُحقق.

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

إذا كان النظام لا يلبي شرط الاكتمال، فقد لا يتمكن من تقديم إثبات صحيح في بعض الحالات القصوى، مما يؤدي إلى رفض الخدمة. وإذا لم يكن موثوقًا، فقد يتمكن المهاجم من خداع المدققين من خلال تزوير الإثبات أو إنشاء هياكل خاصة، مما يسبب مشاكل خطيرة في تجاوز الأذونات. أما إذا كانت خاصية الإثباتات غير المعروفة غير كافية، فقد يؤدي ذلك إلى تسرب المعلمات الأصلية أثناء عملية التفاعل، مما يمكّن المهاجمين من إنشاء إثباتات هجومية أو يدفع المُثبِت إلى ارتكاب أعمال خاطئة.

لذلك، فإن ضمان سلامة هذه الخصائص الثلاث هو المفتاح لسلامة وفعالية نظام zk-SNARKs.

ZKP في البلوكتشين  نقطة التركيز الأمنية

بالنسبة لمشاريع البلوكتشين التي تعتمد على تقنية ZKP، يجب التركيز على الاتجاهات الأمنية التالية:

1. zk-SNARKs دائرة

تحتاج الدوائر ZKP المستخدمة في المشروع إلى تلبية المتطلبات من حيث الأمان والفعالية وقابلية التوسع. تشمل النقاط الرئيسية للتركيز:

• تصميم الدوائر: قد توجد أخطاء منطقية تؤدي إلى عدم توافق عملية الإثبات مع الخصائص الأمنية مثل zk-SNARKs أو الكمال أو الموثوقية.
• تنفيذ البدائل الرياضية: مثل الدوال التجزئة، وخوارزميات التشفير، فإن الأخطاء في التنفيذ قد تعرض أمان نظام الإثبات بأكمله للخطر.
• ضمان العشوائية: إذا كانت هناك مشاكل في عملية توليد الأرقام العشوائية، فقد يؤدي ذلك إلى تقويض أمان الإثبات.

2. أمان العقود الذكية

بالنسبة لمشاريع العملات الخصوصية Layer 2 أو التي يتم تنفيذها من خلال العقود الذكية، فإن أمان العقود يعتبر أمرًا بالغ الأهمية. بالإضافة إلى الثغرات الشائعة مثل إعادة الدخول، الحقن، تجاوز السعة، وتجاوز الصلاحيات، تلعب العقود الذكية لمشاريع zk-SNARKs دورًا رئيسيًا في نقل الأصول عبر السلاسل والتحقق من الإثباتات. قد تؤدي الثغرات في التحقق من الرسائل عبر السلاسل والتحقق من الإثباتات إلى فشل موثوقية النظام بشكل مباشر.

3. توفر البيانات

يجب على المشروع حل مشكلة توفر البيانات بشكل مناسب، لضمان إمكانية الوصول إلى البيانات خارج السلسلة والتحقق منها بشكل آمن وفعال عند الحاجة. التركيز على أمان جوانب مثل تخزين البيانات، وآلية التحقق، وعملية النقل. بالإضافة إلى استخدام إثبات توفر البيانات، يمكن أيضًا تعزيز حماية الخادم ومراقبة حالة البيانات.

4. آلية الحوافز الاقتصادية

تقييم آلية الحوافز للمشاريع، لضمان قدرتها على تحفيز المشاركين مثل المدققين والمستخدمين على المشاركة بشكل معقول والحفاظ على أمان واستقرار النظام. التركيز بشكل خاص على تصميم نموذج الحوافز، توزيع المكافآت وآلية العقوبات.

5. حماية الخصوصية

بالنسبة للمشاريع التي تنطوي على حماية الخصوصية، من الضروري تدقيق تنفيذ خطط الخصوصية بعناية. تأكد من أن بيانات المستخدم محمية بشكل كافٍ أثناء النقل والتخزين والتحقق، مع الحفاظ على قابلية استخدام النظام وموثوقيته. يمكن من خلال تحليل عملية الاتصال البروتوكولي استنتاج ما إذا كانت هناك مخاطر تتعلق بتسرب خصوصية المُثبت.

6. تحسين الأداء

تقييم استراتيجيات تحسين أداء المشروع، مثل سرعة معالجة المعاملات وكفاءة عملية التحقق. تدقيق تدابير تحسين التنفيذ البرمجي، لضمان قدرة المشروع على تلبية متطلبات الأداء.

7. آلية التحمل والاسترداد

استراتيجيات التحمل والاستعادة لمشاريع التدقيق في حالة حدوث حالات غير متوقعة (مثل أعطال الشبكة، الهجمات الخبيثة، إلخ). تأكد من أن النظام يمكنه استعادة التشغيل تلقائيًا والحفاظ على التشغيل الطبيعي عند الإمكان.

8. جودة الكود

تقييم الجودة العامة لشفرة مشروع التدقيق، مع التركيز على قابلية القراءة، قابلية الصيانة، والصلابة. تقييم ما إذا كانت هناك ممارسات برمجة غير معيارية، أو شفرة زائدة، أو مشاكل محتملة مثل الأخطاء.

الخاتمة

عند تقييم أمان مشاريع zk-SNARKs، من المهم أولاً توضيح أين يتم تطبيق zk-SNARKs في المشروع، لأن أنواع المشاريع المختلفة (مثل Layer 2، العملات المشفرة الخاصة، الشبكات العامة) لها جوانب أمان مختلفة. ومع ذلك، فإن ضمان فعالية الخصائص الثلاث الأساسية لـ zk-SNARKs - الاكتمال، والموثوقية، والسرية - يظل دائمًا هو الأولوية القصوى. فقط من خلال فهم هذه الاعتبارات الأمنية بشكل كامل يمكن تقديم ضمانات أمان شاملة وفعالة لدمج zk-SNARKs مع البلوكتشين.