Các cân nhắc về an ninh khi kết hợp zk-SNARK và Blockchain

zk-SNARK(ZKP) như một công nghệ mật mã tiên tiến, đang được ngày càng nhiều dự án Blockchain áp dụng. Với các giải pháp Layer 2 như zkSync và Scroll, cùng với các chuỗi công khai đặc biệt như Filecoin và Aleo cũng được xây dựng dựa trên ZKP, cộng với thực tiễn của các dự án tiền mã hóa ẩn danh trước đó, sự kết hợp giữa ZKP và Blockchain đang ngày càng sâu sắc. Tuy nhiên, do sự phức tạp của hệ thống, quá trình này cũng có thể mang lại những rủi ro an ninh mới. Bài viết này sẽ xem xét từ góc độ an ninh, khám phá những lỗ hổng có thể xuất hiện trong quá trình kết hợp ZKP và Blockchain, cung cấp tham khảo cho việc bảo vệ an ninh 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 các đặc điểm cốt lõi của nó. Một hệ thống chứng minh không biết (零知识证明) đủ điều kiện phải đáp ứng ba thuộc tính then chốt: tính hoàn thiện, độ tin cậy và tính không biết.

1. 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 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 minh.

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 chính dữ liệu.

Nếu hệ thống không đáp ứng tính đầy đủ, có thể trong một số tình huống cực đoan sẽ không thể thông qua chứng minh đúng, dẫn đến từ chối dịch vụ. Nếu không đáp ứng tính đáng tin cậy, kẻ tấn công có thể làm giả chứng minh hoặc xây dựng cấu trúc đặc biệt để lừa đảo người xác minh, gây ra vấn đề vượt quyền nghiêm trọng. Và nếu tính không biết quá ít không đủ, có thể trong quá trình tương tác sẽ rò rỉ tham số gốc, cho phép kẻ tấn công có thể xây dựng chứng minh tấn công hoặc khiến người chứng minh làm điều ác.

Vì vậy, đảm bảo tính toàn vẹn của ba đặc điểm này là yếu tố then chốt để hệ thống ZKP an toàn và hiệu quả.

ZKP trong Blockchain - Điểm an toàn

Đối với các dự án Blockchain sử dụng công nghệ ZKP, cần chú ý đến một số hướng an ninh sau:

1. zk-SNARK điện tử

Các mạch ZKP được sử dụng trong dự án cần đáp ứng các yêu cầu về bảo mật, hiệu quả và khả năng mở rộng. Các điểm chính cần chú ý bao gồm:

• Thiết kế mạch: Có thể có lỗi logic, dẫn đến quá trình chứng minh không tuân thủ các thuộc tính an toàn như tính không biết, tính hoàn chỉnh hoặc tính đáng tin cậy.
• Triển khai nguyên lý mật mã: Việc triển khai sai các hàm băm, thuật toán mã hóa, v.v. có thể gây nguy hiểm cho tính an toàn của toàn bộ hệ thống chứng minh.
• Đảm bảo tính ngẫu nhiên: Nếu quá trình sinh số ngẫu nhiên gặp vấn đề, có thể dẫn đến sự an toàn của chứng minh bị ảnh hưởng.

2. An toàn hợp đồng thông minh

Đối với các dự án tiền mã hóa bảo mật Layer 2 hoặc được thực hiện thông qua hợp đồng thông minh, an toàn hợp đồng là điều cực kỳ quan trọng. Ngoài các lỗ hổng phổ biến như tấn công quay lại, tiêm, tràn, vượt quyền, hợp đồng thông minh của các dự án ZKP đóng vai trò then chốt trong việc chuyển giao tài sản giữa các chuỗi và xác minh proof. Các lỗ hổng trong xác minh tin nhắn giữa các chuỗi và xác minh proof có thể dẫn đến sự thất bại đáng tin cậy của hệ thống.

3. Tính khả dụng của dữ liệu

Dự án cần giải quyết tốt vấn đề khả dụng của dữ liệu, đảm bảo rằng dữ liệu ngoại tuyến có thể được truy cập và xác thực một cách an toàn, hiệu quả khi cần thiết. Chú ý đến tính an toàn của lưu trữ dữ liệu, cơ chế xác thực và quá trình truyền tải. Ngoài việc sử dụng chứng minh khả dụng của dữ liệu, còn 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 rằng nó có thể kích thích hợp lý các bên tham gia như người xác thực, người dùng, v.v. tham gia và duy trì an ninh và ổn định của hệ thống. Tập trung vào thiết kế mô hình khuyến khích, phân bổ 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 phải kiểm tra kỹ lưỡng việc thực hiện các giải pháp quyền riêng tư. Đảm bảo 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 phân tích quy trình giao tiếp của giao thức để suy luận xem có nguy cơ rò rỉ quyền riêng tư của người chứng minh hay không.

6. Tối ưu hóa hiệu suất

Đánh giá các chiến lược tối ưu hóa hiệu suất của dự án, chẳng hạn như 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 rằng dự án có thể đáp ứng nhu cầu về hiệu suất.

7. Cơ chế chịu lỗi và phục hồi

Chiến lược dự phòng và phục hồi của dự án kiểm toán khi đối mặt với các tình huống bất ngờ (như sự cố mạng, tấn công ác ý, v.v.). Đảm bảo hệ thống có thể tự động phục hồi và duy trì hoạt động bình thường trong khả năng có thể.

8. Chất lượng mã

Đánh giá chất lượng tổng thể của mã dự án kiểm toán, chú trọng đến tính dễ đọc, khả năng bảo trì và độ chính xác của mã. Đánh giá xem có tồn tại các thực hành lập trình không quy tắc, mã thừa hoặc các lỗi tiềm ẩn hay không.

Kết luận

Khi đánh giá tính an toàn của các dự án ZKP, trước tiên cần làm rõ dự án sẽ áp dụng ZKP vào đâu, vì các loại dự án khác nhau (như Layer 2, tiền mã hóa riêng tư, chuỗi công khai) có các trọng điểm an toàn khác nhau. Nhưng dù sao đi nữa, việc đảm bảo ba đặc tính cốt lõi của ZKP - tính đầy đủ, độ tin cậy và tính hiệu lực của tính không biết là nhiệm vụ hàng đầu. Chỉ khi hiểu rõ những cân nhắc an toàn này, mới có thể cung cấp một sự bảo đảm an toàn toàn diện và hiệu quả cho sự kết hợp giữa ZKP và Blockchain.