zk-SNARKsとブロックチェーンの結合に関する安全考量

zk-SNARKs(ZKP)は、先進的な暗号技術として、ますます多くのブロックチェーンプロジェクトに採用されています。しかし、システムの複雑さにより、ZKPとブロックチェーンの統合は新たなセキュリティの課題ももたらします。本記事では、セキュリティの観点からZKPがブロックチェーンでの応用が直面する可能性のあるリスクを探り、関連プロジェクトのセキュリティ対策に参考を提供します。

ZKPのコア特性

信頼できるzk-SNARKsシステムは、同時に3つの重要な特性を満たす必要があります:

1. 完備性:真実の主張に対して、証明者は常に検証者にその正しさを証明できる。

2. 信頼性: 誤った主張に対して、悪意のある証明者は検証者を欺くことができません。

3. ゼロ知識性: 検証プロセスにおいて、検証者は証明者から原始データに関するいかなる情報も得ることはありません。

これらの3つの特性は、ZKPシステムの安全性と有効性の基礎です。完備性が満たされない場合、システムは特定の条件下で正しい証明を拒否する可能性があります。信頼性が満たされない場合、攻撃者は証明を偽造して検証者を欺く可能性があります。零知識性が満たされない場合、元のパラメータが漏洩し、安全の脆弱性を引き起こす可能性があります。

ZKPプロジェクトの主なセキュリティの懸念点

1. ゼロ知識証明回路

回路設計、暗号学原理の実装およびランダム性生成は重点的に注目すべき側面です:

• 回路設計の誤りは、証明プロセスが安全属性に適合しない原因となる可能性があります。たとえば、Zcashは2018年のアップグレードで、無制限の偽造トークンを引き起こす可能性のある回路設計の誤りを発見しました。

• 暗号学の原則の実装ミスは、システム全体の安全性を脅かす可能性があります。BNB Chainのクロスチェーンブリッジは、マークルツリーの検証原則の実装ミスにより巨額の損失を被りました。

• ランダム性の欠如は証明の安全性を損なう可能性があります。Dfinityはランダム数生成の脆弱性を発見し、零知识证明の特性が損なわれる可能性があります。

2. スマートコントラクトの安全性

Layer2やプライバシーコインプロジェクトにおいて、スマートコントラクトは資産のクロスチェーンやproofの検証などにおいて重要な役割を果たします。一般的な脆弱性の他に、クロスチェーンメッセージの検証やproofの検証に関する問題は、信頼性の失敗につながる可能性があります。たとえば、CircomのVerifyコントラクトの脆弱性はダブルスペンド攻撃を許可する可能性があります。

3. データの可用性

オフチェーンデータが安全かつ効果的にアクセスおよび検証できることを確保する必要があります。2019年にはPlasmaチェーンがデータの可用性の問題により、ユーザーが取引や資金の引き出しができなくなりました。データの可用性証明を採用するだけでなく、ホストの保護とデータの状態監視を強化することもできます。

4. 経済的インセンティブメカニズム

プロジェクトのインセンティブメカニズムが合理的であるか、各方面がシステムの安全性と安定性を維持するために効果的にインセンティブを与えられるかを評価する必要があります。インセンティブモデルの設計、報酬の配分、罰則メカニズムなどの側面に注目してください。

5. プライバシー保護

プライバシーソリューションの監査を実施し、ユーザーデータが転送、保存、検証の過程で十分に保護されることを確保します。プロトコル通信プロセスを分析することで、プライバシー漏洩リスクが存在するかどうかを推測できます。

6. パフォーマンス最適化

取引処理速度、検証プロセスの効率などの性能指標を評価し、実際のニーズを満たすことを確保します。コード実装における最適化措置を監査します。

7. フォールトトレランスとリカバリメカニズム

監査システムは、ネットワーク障害や悪意のある攻撃などの予期しない状況に対する対応策を持っています。システムが可能な場合に自動的に正常に復旧できることを保証します。

8. コードの品質

プロジェクトのコード品質を包括的に評価し、可読性、保守性、堅牢性に注目します。非標準的なプログラミングプラクティス、冗長コード、または潜在的なエラーが存在するかどうかを確認します。

まとめ

ZKPプロジェクトのセキュリティの重点はアプリケーションシナリオによって異なりますが、すべて完備性、信頼性、零知識性の3つの特性を確保する必要があります。異なるタイプのプロジェクトに対しては、対象特定のセキュリティ戦略を策定し、システムの安全で安定した運用を全面的に保障する必要があります。