Zero-knowledge 系统在区块链领域大受欢迎,承诺在不泄露底层数据的情况下提供隐私与效率。但问题在于:它们高度依赖对 verifier(验证器)的信任——也就是负责检查证明是否有效的组件。如果那个验证器有漏洞或被恶意篡改,会导致严重的安全问题,例如接受无效证明,进而危及整个系统。
这正是 Nethermind Security 在今年早些时候攻克的一个里程碑式项目。在一条最近的 X 帖子 中,他们分享了如何使用 EasyCrypt 工具形式化证明 ZKsync 的链上验证器按预期工作。这不仅仅是一次普通的审计;它是对一个真实运行的零知识证明系统进行的首例形式化验证。对加密领域的任何人来说,这都相当振奋,特别是当 meme tokens 和 DeFi 项目越来越依赖 ZK 技术来实现扩展性和隐私时。
简单拆解一下。零知识证明(ZKPs)让你在不泄露细节的情况下证明某件事为真——比如证明你知道一个密码而不说出密码。在像 ZKsync 这样的以太坊 Layer-2 扩容解决方案中,verifier 是链上的智能合约,用来校验这些证明。如果它不“诚实”(即不严格按照规则执行),就会发生坏事,从经济损失到系统完全被攻破。
Nethermind 团队与 Matter Labs(ZKsync 背后的团队)合作,深入研究了这一点。他们的重点是证明验证器的“诚实性”,确保它只接受有效证明、拒绝无效证明,完全符合 PLONK 协议及其 plookup 扩展的规范。
验证流程:逐步解析
整个工作花了大约 2.5 个月,包括熟悉 EasyCrypt——一个使用所谓的概率关系霍尔逻辑(probabilistic Relational Hoare Logic,pRHL)来证明密码学性质的强大工具。由于 ZKsync 的验证器是用 Yul(以太坊智能合约的一种低级语言)编写的,团队不得不扩展 EasyCrypt 以支持 Yul 程序。他们为关键的 Yul 操作构建了模型,比如内存读写、算术运算,甚至像模幂运算这样的预编译合约。
他们在三个抽象层次上工作,以弥合从底层机器级代码到高层密码学规范的差距:
低层(机器抽象):从从 Solidity 提取出的 Yul 代码入手,证明它与一个基于操作码和 256 位字的模型一致。这包括消除编译器优化带来的干扰以保持证明确凿。
中层(整数抽象):在这里,他们抽离了机器细节,聚焦整数运算。他们将内存建模为函数参数,并处理 uint256 运算中可能出现的溢出,确保不会有隐蔽错误漏网。
高层(密码学抽象):最后,他们将其与真实的 ZK 规范关联起来,把模运算翻译成有限域运算并处理椭圆曲线数学。这证明了验证器与 PLONK 论文中的规范完全一致。
挑战很多。EasyCrypt 本身并不原生支持 Yul,所以从零构建模型是一项艰巨工作。跨层级证明等价性需要处理复杂条件,比如内存状态和 revert 行为。他们目前将范围限定在验证器的诚实性——像 soundness(无伪证)和 completeness(无漏判)这样的性质,是接下来的验证目标。
结果如何?他们得出了一个稳固的定理,确认 ZKsync 验证器的 verify() 方法是诚实的。这意味着链上的验证器是可信的,降低了可能影响从 DeFi 应用到在 ZKsync 上发行的 meme token 的风险。
这对区块链与 Meme Tokens 为什么重要
在 meme coin 的喧嚣世界里,炒作与技术并存,但安全是不可谈判的。ZKsync 提供快速且低成本的交易,这对于病毒式代币项目非常理想。然而,若验证器未经验证,漏洞可能导致一夜之间破产的利用事件。这次验证树立了新标准,表明形式化方法能够驾驭复杂的 ZK 系统。
Nethermind 计划继续推进:他们正在寻求资助,将成果整合到 Lean(另一种证明助手)并验证更多属性。想象一个未来:所有 ZK 验证器都能事先被形式化验证——这将为从以太坊开发者到 meme token 交易者在内的每个人创造更安全的生态环境。
欲知完整细节,请查看 短版案例研究摘要 或 详细技术博客。如果你对区块链安全感兴趣,或只是好奇 ZK 技术如何支撑下一波 meme 热潮,这是必读材料。
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