Formal Verification là gì đối với Hợp đồng thông minh?
Giới thiệu
Khi giá trị tài sản trên blockchain tăng nhanh với nhiều dự án ra mắt các trường hợp sử dụng khác nhau trong nền kinh tế tiền điện tử, điều quan trọng hơn bao giờ hết là giữ vững lợi thế trước những lỗ hổng và mối đe dọa có thể xảy ra.
Bitcoin được phát minh để thay thế ngân hàng, nhưng công nghệ cơ bản, blockchain chứng minh nó có thể thay thế gần như bất kỳ trung gian nào. Tiến xa hơn, nó không dừng lại ở đó khi nhìn thấy tiềm năng to lớn mà tiền điện tử sở hữu mà tiền mặt giấy không thể có được đó là khả năng lập trình tiền. Bất ngờ, luật sư và hợp đồng có thể được thay thế trong giao dịch tài chính. Hình thức tiền điện tử này đã tiến xa quá trình phi tập trung bằng cách cho phép thực thi tự động của các hợp đồng với độ minh bạch hoàn toàn và không có sự can thiệp của con người. Tuy nhiên, hợp đồng thông minh hoạt động như thế nào một cách chính xác? Liệu có thể tin tưởng vào những hệ thống thiếu niềm tin này không?
Trong bài viết này, chúng ta sẽ khám phá các câu hỏi chi tiết về xác minh chính thức của các hợp đồng thông minh, thảo luận về ưu điểm, nhược điểm, tác động đến hệ sinh thái tiền điện tử và nhiều hơn nữa với sự tập trung vào Ethereum.
Lịch sử ngắn về hợp đồng thông minh
Nguồn: CryptoSlate
Nick Szabo, một nhà khoa học máy tính và mật mã học người Mỹ thường được cho là Satoshi Nakamoto, là người tiên phong trong việc phát triển hợp đồng thông minh, lần đầu tiên giới thiệu khái niệm này vào năm 1994. Szabo mô tả hợp đồng thông minh như là các giao thức giao dịch kỹ thuật số được thiết kế để tự động áp dụng các điều khoản của một thỏa thuận. Mục tiêu của ông là tăng cường các phương pháp giao dịch điện tử, chẳng hạn như các hệ thống điểm bán hàng, và mở rộng khả năng của chúng vào thế giới kỹ thuật số.
Szabo tưởng tượng một tương lai trong đó các thỏa thuận có thể hoạt động như các máy bán hàng tự động, tự động và đáng tin cậy. Mặc dù công nghệ của thời đại ông không phát triển đủ để thực hiện hoàn toàn tầm nhìn của ông, nhưng ý tưởng của Szabo đã đặt nền móng cho những gì sau này sẽ cách mạng hóa ngành công nghiệp blockchain. Khi Ethereum ra mắtnăm 2015, nó mang hợp đồng thông minh vào việc sử dụng thực tế, biến các khái niệm lý thuyết của Szabo thành các thành phần cần thiết của các ứng dụng phi tập trung.
Tầm nhìn của ông là về những hợp đồng có thể quản lý mối quan hệ với các điều khoản tự động chính xác, giảm thiểu nhu cầu can thiệp và giám sát của con người. Cách tiếp cận này nhằm tạo ra một cách an toàn và hiệu quả hơn để xử lý các thỏa thuận, mở đường cho sự tiến hóa của hợp đồng thông minh trở thành công cụ mạnh mẽ trong hệ sinh thái blockchain. Các hiểu biết sớm của Szabo tiếp tục định hình cảnh quan giao dịch kỹ thuật số và phát triển hợp đồng thông minh ngày nay.
Formal Verification là gì?
Nguồn:Trung bình
Xác minh chính thức là quá trình đánh giá một cách nghiêm ngặt xem hệ thống, như một hợp đồng thông minh, hoạt động theo một tập hợp quy tắc hoặc thông số kỹ thuật đã được định nghĩa. Đơn giản là kiểm tra xem hệ thống hoạt động như mong đợi, đảm bảo rằng nó đáp ứng các điều kiện yêu cầu và thực hiện các chức năng cần thiết mà không có lỗi.
Để đạt được điều này, các hành vi dự kiến của hệ thống được phác thảo bằng các mô hình chính thức, trong khi các ngôn ngữ đặc tả được sử dụng để xác định các thuộc tính chính xác mà hợp đồng phải đáp ứng và chúng ta sẽ thấy các kịch bản thực tế hơn khi bài viết tiến triển. Các kỹ thuật xác minh chính thức sau đó khớp việc thực hiện hợp đồng với các thông số kỹ thuật của nó, cung cấp bằng chứng toán học về tính đúng đắn của nó. Khi một hợp đồng đáp ứng các thông số kỹ thuật này, nó được coi là "đúng chức năng" hoặc "đúng theo thiết kế", xác nhận độ tin cậy và bảo mật của nó trong môi trường blockchain.
Loại hình Xác minh chính thức cho hợp đồng thông minh
Nguồn: Ever Scale
Các thông số chính thức cung cấp một cách cấu trúc để sử dụng lý luận toán học để xác minh tính chính xác của việc thực hiện chương trình. Các thông số này có thể mô tả các thuộc tính ở mức cao, tập trung vào hành vi tổng thể, hoặc chi tiết ở mức thấp về cách một hợp đồng hoạt động bên trong. Bằng cách định nghĩa các hành vi này theo cách toán học, các thông số chính thức đảm bảo rằng hợp đồng thực hiện theo ý định.
Đặc tả mức cao
Các thông số mức cao, còn được gọi là các thông số hướng mô hình, mô tả hành vi tổng quát của một hợp đồng thông minh, coi nó như một máy trạng thái hữu hạn (FSM) chuyển đổi giữa các trạng thái khác nhau thông qua các hoạt động cụ thể. Thường sử dụng logic thời gian để xác định các quy tắc chính thức điều chỉnh các chuyển đổi này, chi tiết cách hợp đồng chuyển đổi giữa các trạng thái theo thời gian và các điều kiện mà nó phải đáp ứng để làm điều đó đúng.
Những thông số kỹ thuật này thu thập hai tính chất cơ bản: an toàn và sống. An toàn đảm bảo các sự kiện không mong muốn không xảy ra, chẳng hạn như ngăn chặn số dư của người gửi giảm xuống dưới số tiền cần thiết cho giao dịch. Ngược lại, sống đảm bảo rằng hợp đồng tiếp tục hoạt động và tiến triển, chẳng hạn như duy trì tính thanh khoản để người dùng có thể rút tiền khi yêu cầu. Cả hai tính chất này đảm bảo hợp đồng thông minh hoạt động an toàn và đáng tin cậy, bảo vệ tương tác và tài sản của người dùng.
Thông số kỹ thuật cấp thấp
Đặc tả cấp thấp, còn được gọi là đặc tả hướng thuộc tính, tập trung vào việc xác định hành vi chính xác của hợp đồng thông minh bằng cách phân tích quá trình thực thi nội bộ của chúng. Khác với đặc tả cấp cao mô hình hợp đồng như các máy trạng thái hữu hạn, đặc tả cấp thấp xem xét hợp đồng thông minh như là các hệ thống các hàm toán học và xem xét các chuỗi thực thi hàm, được gọi là dấu vết, làm thay đổi trạng thái hợp đồng.
Kỹ thuật Xác minh Chính thức của Hợp đồng Thông minh
Nguồn: Ever Scale
Kiểm tra mô hình
Kiểm tra mô hình là một phương pháp xác minh chính thức sử dụng thuật toán để đánh giá xem mô hình của hợp đồng thông minh có phù hợp với các thông số kỹ thuật hay không. Thông thường, hợp đồng thông minh được biểu diễn dưới dạng hệ thống chuyển trạng thái và tính chất của chúng được xác định bằng cách sử dụng thời gian.logic. Quá trình này liên quan đến việc tạo một mô hình toán học của hợp đồng và biểu diễn các thuộc tính của nó qua các công thức logic, cho phép thuật toán xác minh xem mô hình có đáp ứng các yêu cầu này hay không.
Chứng minh định lý
Khác với kiểm tra mô hình, chứng minh định lý là một phương pháp toán học được sử dụng để xác định tính chính xác của các chương trình, bao gồm các hợp đồng thông minh. Phương pháp này liên quan đến việc chuyển đổi mô hình và thông số kỹ thuật của một hợp đồng thành các công thức logic để xác minh tính tương đương logic của chúng, có nghĩa là một câu lệnh đúng nếu câu lệnh khác đúng. Bằng cách sắp xếp mối quan hệ này dưới dạng một định lý, một công cụ chứng minh định lý tự động có thể xác minh tính đúng đắn của mô hình hợp đồng so với các thông số kỹ thuật của nó.
Trái ngược sâu sắc với kiểm tra mô hình, được giới hạn trong các hệ thống trạng thái hữu hạn, chứng minh định lý có thể phân tích các hệ thống vô hạn trạng thái nhưng thường cần hướng dẫn của con người để điều hướng các vấn đề logic phức tạp. Do đó, chứng minh định lý có xu hướng tốn nhiều tài nguyên hơn quá trình kiểm tra mô hình hoàn toàn tự động.
Kỹ thuật Thực thi Biểu tượng
Biểu diễn tượng trưng là một phương pháp phân tích mạnh mẽ cho các hợp đồng thông minh mà liên quan đến việc thực hiện các chức năng với các giá trị biểu tượng thay vì đầu vào cụ thể. Kỹ thuật xác minh chính thức này cho phép suy luận về các thuộc tính cấp dấu vết trong mã hợp đồng bằng cách biểu diễn các đường thực thi dưới dạng các công thức toán học, được gọi là ràng buộc đường thực thi. Một trình giải SMT sau đó được sử dụng để xác định xem những điều kiện đó có đáng tin cậy hay không, có nghĩa là tồn tại một đầu vào thỏa mãn các điều kiện.
Ví dụ, nếu một hàm hợp đồng trả về khi một giá trị nằm giữa 5 và 10, thì symbolic execution có thể xác định hiệu quả các giá trị kích hoạt như vậy bằng cách đánh giá điều kiện như X > 5 ∧ X < 10. Phương pháp này thường hiệu quả hơn so với kiểm thử truyền thống, tạo ra ít sai dương hơn và trực tiếp tạo ra các giá trị cụ thể mà bất kỳ bộ giải SMT nào cũng có thể dùng để xác định lỗi được tìm thấy, từ đó làm cho nó trở thành một công cụ quan trọng để đảm bảo tính đáng tin cậy của hợp đồng thông minh.
Hợp đồng thông minh là gì?
Nguồn:Tenderly
Hợp đồng thông minh là các chương trình máy tính tự động hoạt động trên một chuỗi khối, thực hiện các hành động khi điều kiện cụ thể được đáp ứng. Chúng có thể đa dạng từ các thỏa thuận đơn giản đến các quy trình rất phức tạp và có thể quản lý tài sản có giá triệu hoặc thậm chí tỷ đô la.
Mặc dù hợp đồng thông minh có tiềm năng cách mạng hóa nhiều lĩnh vực như bỏ phiếu chính trị, quản lý chuỗi cung ứng, chăm sóc sức khỏe và bất động sản, bài viết này vẫn tập trung vào tác động của chúng trong lĩnh vực tiền điện tử. Thiết kế của chúng cho phép nhiều bên hợp tác mà không có nguy cơ bị thao túng, cung cấp một khung việc minh bạch và an toàn mà tăng cường hiệu quả và sáng tạo. Tuy nhiên, quan trọng là nhận ra rằng hợp đồng thông minh cũng đi kèm với các lỗ hổng và thách thức.
Lỗ hổng với Hợp đồng Thông minh
Lỗ hổng bảo mậtViệc bất cẩn trong mã hợp đồng thông minh có thể dẫn đến những hậu quả thảm khốc, như việc mất toàn bộ tài sản được lưu trữ trong hợp đồng, như đã được chứng minh qua các sự cố gần đây.
- Năm 2021, trang web giao dịch tự động Uranium Financebị mất cắp 50 triệu đô lado một lỗi đánh máy đơn giản trong hợp đồng thông minh của nó.
- Cũng trong năm 2021, Compound Finance vô tình phân phối 80 triệu đô latrong những phần thưởng không xứng đáng, một lần nữa do lỗi một ký tự.
- Một cuộc vi phạm quan trọng hơn đã xảy ra vào năm 2022.khi $320 triệu bị đánh cắp từ Cầu Wormholedo vấn đề bug trong một trong các hợp đồng thông minh của nó.
Với những ví dụ này, việc đảm bảo rằng hợp đồng thông minh được lập trình một cách chính xác từ đầu là rất quan trọng. Một khi triển khai, hợp đồng thông minh là mã nguồn mở, có nghĩa là mã của chúng có sẵn công khai, làm cho việc tận dụng bất kỳ lỗ hổng nào được phát hiện dễ dàng cho các hacker. Ngoài ra, tính bất biến của hợp đồng thông minh có nghĩa là khi chúng được triển khai, mã của chúng thường không thể được thay đổi để vá lỗ hổng bảo mật, làm cho chúng luôn luôn có nguy cơ nếu không được phát triển với sự chính xác tuyệt đối.
Làm thế nào để xác minh hợp đồng thông minh hoạt động?
Nguồn: Certik
Quá trình bao gồm:
- Xác định các thông số kỹ thuật và các thuộc tính mong muốn của hợp đồng bằng ngôn ngữ chính thức.
- Dịch mã hợp đồng thành một biểu diễn chính thức, như các mô hình toán học hoặc biểu thức logic.
- Các công cụ chứng minh định lý tự động hoặc kiểm tra mô hình được sử dụng để xác nhận tính hợp lệ của các thông số và tính chất của hợp đồng.
- Lặp lại quá trình xác minh một cách lặp đi lặp lại để xác định và sửa lỗi hoặc sai lệch so với các thuộc tính dự định.
Các tính năng chính của hợp đồng thông minh
Nguồn:Certik
Hãy tưởng tượng hợp đồng thông minh như những thỏa thuận được khắc trên đá, khi đã được tạo ra, chúng không thể thay đổi. Hoạt động trên sổ cái không thể thay đổi của một blockchain, những hợp đồng này tự động áp dụng các điều khoản mà không cần trung gian, điều này giúp tăng tốc độ giao dịch và giảm chi phí. Tính cố định này gia tăng tính bảo mật và phân tán quyền kiểm soát, giảm đáng kể khả năng gian lận và tham nhũng.
Tại sao Xác minh hợp đồng thông minh quan trọng
Luận điểm toán học đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo rằng các hợp đồng thông minh được xác minh chính thức không có lỗi, lỗ hổng và hành vi không mong đợi. Quá trình nghiêm ngặt này tăng cường niềm tin và sự tự tin trong hợp đồng vì tính chất của nó đã được xác nhận kỹ lưỡng.
Các ví dụ xác minh hợp đồng thông minh thành công nổi bật vai trò quan trọng của nó trong việc ngăn chặn mất mát tài chính đáng kể.
Uniswap
Ví dụ, Uniswap, một trình làm thị trường tự động (AMM) nổi tiếng, đã trải qua xác minh chính thức trong quá trình phát triển của hợp đồng thông minh phiên bản 1 (V1) của mình, nhằm xác định và sửa lỗi làm tròn.điều đó có thể đã rút tiền.
Balancer
Tương tự, Balancer V2, một AMM khác, đã được hưởng lợi từ việc xác minh chính thức đã phát hiện ra một cách tính phí không chính xácliên quan đến các khoản vay flash, ngăn chặn tiềm năng trộm cắp.
SafeMoon
SafeMoon V1 đã có một lỗi nhỏ.được xác định thông qua xác minh chính thức sau khi triển khai. Lỗi này cho phép chủ sở hữu từ chối sở hữu và lấy lại nó trong một số điều kiện nhất định, một chi tiết mà hầu hết các kiểm tra thủ công đã bỏ qua do tính phức tạp của nó. Khả năng phân tích các kết hợp cụ thể của các giá trị biến làm cho xác minh chính thức trở thành một công cụ hiệu quả để phát hiện các vấn đề mà các kiểm tra viên con người có thể bỏ qua.
Làm thế nào Xác minh chính thức và Kiểm toán Thủ công hoạt động cùng nhau
Xác minh chính thức cung cấp một phương pháp hệ thống và tự động để kiểm tra logic và hành vi của một hợp đồng thông minh đối với các tính chất dự định của nó. Phương pháp này đơn giản hóa việc xác định và sửa chữa các lỗi hoặc lỗi tiềm ẩn, đặc biệt là các vấn đề phức tạp mà kiểm tra thủ công có thể bỏ sót.
Trong khi đó, kiểm toán thủ công bao gồm việc chuyên gia kiểm tra kỹ lưỡng mã hợp đồng, thiết kế và triển khai. Kiểm toán viên tận dụng kinh nghiệm của họ để chỉ ra các rủi ro bảo mật và đánh giá tổng thể về tình hình bảo mật của hợp đồng. Họ cũng có thể xác minh tính chính xác của quá trình xác minh chính thức và xác định vấn đề mà các công cụ tự động có thể bỏ qua. Kết hợp xác minh chính thức với kiểm toán thủ công tạo ra một đánh giá bảo mật toàn diện, tăng cơ hội phát hiện và giải quyết các lỗ hổng, và thiết lập một chiến lược phòng thủ vững chắc tận dụng sức mạnh của cả chuyên môn con người và phân tích tự động.
Ưu điểm và nhược điểm của hợp đồng thông minh
Nguồn:Blockonomi
Hợp đồng thông minh không hoàn hảo, nhưng lợi ích của chúng vượt trội so với nhược điểm. Chúng đơn giản hóa giao dịch phức tạp, tiết kiệm thời gian và tiền bạc đồng thời thúc đẩy tính minh bạch và giảm tranh chấp. Bởi vì hoạt động dựa trên mã, chúng giảm thiểu lỗi của con người. Bảo mật của chúng mạnh mẽ, nhờ các biện pháp mật mã. Tuy nhiên, hợp đồng thông minh có thể cứng nhắc và gặp khó khăn trong việc thích ứng với tình huống bất ngờ. Ngoài ra, việc thiết lập chúng yêu cầu kỹ năng mã hóa chuyên môn, đó có thể là một rào cản đối với một số người. Mặc dù gặp phải những thách thức này, hợp đồng thông minh đang biến đổi các ngành công nghiệp.
Ưu điểm của Hợp đồng Thông minh
- Nâng cao hiệu suất bằng cách tự động hóa các nhiệm vụ, tiết kiệm thời gian và tiền bạc.
- Tăng cường tính minh bạch bằng cách cho tất cả các bên truy cập vào cùng một thông tin, giảm tranh chấp.
- Giảm thiểu sai sót bằng cách tin tưởng vào mã code, loại bỏ lỗi của con người.
- Tăng cường bảo mật với các biện pháp mật mã hóa, làm cho việc sửa đổi trở nên khó khăn.
Nhược điểm của hợp đồng thông minh
- Thiếu tính linh hoạt để điều chỉnh cho các tình huống không ngờ đến do tính cứng nhắc của chúng.
- Yêu cầu kiến thức lập trình chuyên biệt, hạn chế việc áp dụng rộng rãi.
Công cụ Xác minh chính thức cho Hợp đồng thông minh Ethereum
Nguồn: Calibraint
Ngôn ngữ đặc tả cho việc tạo các đặc tả chính thức
- Act: Act cho phép người dùng xác định cập nhật lưu trữ, điều kiện trước và sau, và hợp đồng không biến. Bộ công cụ của nó bao gồm các backend chứng minh có thể xác minh các thuộc tính khác nhau bằng cách sử dụng Coq, máy giải SMT, hoặc hevm.
- Scribble: Scribble chuyển đổi các chú thích mã được viết bằng ngôn ngữ đặc tả của nó thành các khẳng định cụ thể để xác minh các đặc tả.
- Dafny: Dafny là một ngôn ngữ lập trình thiết kế cho việc xác minh, sử dụng các chú thích cấp cao để giúp suy luận và xác nhận tính chính xác của mã.
Các trình xác minh chương trình để kiểm tra tính chính xác
- Certora Prover: Certora Prover là một công cụ xác minh chính thức tự động kiểm tra tính chính xác của mã hợp đồng thông minh. Các thông số kỹ thuật được tạo ra bằng Ngôn ngữ Xác minh Certora (CVL), và nó phát hiện vi phạm tính chất thông qua sự kết hợp của phân tích tĩnh và các kỹ thuật giải quyết ràng buộc.
- Solidity SMTChecker: SMTChecker của Solidity là một công cụ kiểm tra mô hình tích hợp sử dụng Satisfiability Modulo Theories (SMT) và Horn solving. Nó xác minh liệu mã nguồn của hợp đồng có phù hợp với các yêu cầu trong quá trình biên dịch và kiểm tra vi phạm tính an toàn.
- Solc-verify: Solc-verify là một phiên bản nâng cao của trình biên dịch Solidity cho phép xác minh chính thức tự động mã Solidity thông qua chú thích và xác minh chương trình modular.
- KEVM: KEVM đại diện chính thức cho Máy ảo Ethereum(EVM)được tạo bằng K framework. Nó có thể thực thi và xác minh các yêu cầu liên quan đến tính chất cụ thể thông qua logic tiếp cận.
Khung chứng minh định lý logic
- Isabelle: Isabelle/HOL là một trợ lý chứng minh giúp người dùng biểu diễn các công thức toán học bằng một ngôn ngữ hình thức và cung cấp các công cụ để chứng minh chúng. Sử dụng chính của nó là hình thức hóa các chứng minh toán học, đặc biệt là để xác minh tính đúng đắn của phần cứng và phần mềm máy tính và các thuộc tính của ngôn ngữ lập trình và giao thức.
- Coq - Coq là một công cụ chứng minh định lý tương tác cho phép bạn xác định các chương trình với các định lý và tạo ra các bằng chứng kiểm tra máy tính cho tính chính xác của chúng thông qua quá trình tương tác.
Các công cụ dựa trên thực thi tượng trưng để phát hiện các mẫu dễ bị tổn thương trong hợp đồng thông minh
- Manticore - Một công cụ phân tích mã bytecode EVM bằng cách sử dụng thực thi biểu tượng.
- Hevm - hevm là một công cụ thực thi biểu tượng kiểm tra tính tương đương của mã bytecode EVM.
- Mythril - Một công cụ thực thi biểu tượng được sử dụng để tìm lỗ hổng trong các hợp đồng thông minh Ethereum.
Kết thúc
Để bảo vệ các hợp đồng thông minh, việc kết hợp xác minh chính thức với kiểm toán thủ công là rất quan trọng để đánh giá toàn diện về tính bảo mật của chúng. Mặc dù xác minh chính thức có thể nặng về tài nguyên, nhưng đây là một khoản đầu tư có giá trị cho các hợp đồng liên quan đến cổ phần cao hoặc rủi ro đáng kể. Hợp đồng thông minh không chỉ là một khái niệm hợp thời trang; Họ đang chuyển đổi hoạt động kinh doanh toàn cầu và trong khi họ đi kèm với những thách thức, khả năng vô song của họ để tăng hiệu quả, giảm thiểu lỗi và tăng cường bảo mật không thể bỏ qua. Hợp đồng thông minh có tiềm năng to lớn để đơn giản hóa các quy trình và thúc đẩy niềm tin vào các giao dịch kỹ thuật số. Để đạt được điều này, các tổ chức áp dụng công nghệ này ngày nay sẽ sẵn sàng phát triển mạnh trong một tương lai ưu tiên tính minh bạch và độ tin cậy.
Formal Verification là gì?
Các Loại Đặc Tả Chính Thức Cho Hợp Đồng Thông Minh
Các kỹ thuật cho Xác minh chính thức của Hợp đồng thông minh
Hợp đồng thông minh là gì?
Làm thế nào để Xác minh hợp đồng thông minh hoạt động?
Các tính năng chính của hợp đồng thông minh
Tại sao Xác minh hợp đồng thông minh quan trọng
Công cụ Xác minh chính thức cho Hợp đồng thông minh Ethereum
Kết luận
Bài viết liên quan
Cách đặt cược ETH？
Tronscan là gì và bạn có thể sử dụng nó như thế nào?
Coti là gì? Tất cả những gì bạn cần biết về COTI
Formal Verification là gì đối với Hợp đồng thông minh?
Formal Verification là gì?
Các Loại Đặc Tả Chính Thức Cho Hợp Đồng Thông Minh
Các kỹ thuật cho Xác minh chính thức của Hợp đồng thông minh
Hợp đồng thông minh là gì?
Làm thế nào để Xác minh hợp đồng thông minh hoạt động?
Các tính năng chính của hợp đồng thông minh
Tại sao Xác minh hợp đồng thông minh quan trọng
Công cụ Xác minh chính thức cho Hợp đồng thông minh Ethereum
Kết luận
Giới thiệu
Khi giá trị tài sản trên blockchain tăng nhanh với nhiều dự án ra mắt các trường hợp sử dụng khác nhau trong nền kinh tế tiền điện tử, điều quan trọng hơn bao giờ hết là giữ vững lợi thế trước những lỗ hổng và mối đe dọa có thể xảy ra.
Bitcoin được phát minh để thay thế ngân hàng, nhưng công nghệ cơ bản, blockchain chứng minh nó có thể thay thế gần như bất kỳ trung gian nào. Tiến xa hơn, nó không dừng lại ở đó khi nhìn thấy tiềm năng to lớn mà tiền điện tử sở hữu mà tiền mặt giấy không thể có được đó là khả năng lập trình tiền. Bất ngờ, luật sư và hợp đồng có thể được thay thế trong giao dịch tài chính. Hình thức tiền điện tử này đã tiến xa quá trình phi tập trung bằng cách cho phép thực thi tự động của các hợp đồng với độ minh bạch hoàn toàn và không có sự can thiệp của con người. Tuy nhiên, hợp đồng thông minh hoạt động như thế nào một cách chính xác? Liệu có thể tin tưởng vào những hệ thống thiếu niềm tin này không?
Trong bài viết này, chúng ta sẽ khám phá các câu hỏi chi tiết về xác minh chính thức của các hợp đồng thông minh, thảo luận về ưu điểm, nhược điểm, tác động đến hệ sinh thái tiền điện tử và nhiều hơn nữa với sự tập trung vào Ethereum.
Lịch sử ngắn về hợp đồng thông minh
Nguồn: CryptoSlate
Nick Szabo, một nhà khoa học máy tính và mật mã học người Mỹ thường được cho là Satoshi Nakamoto, là người tiên phong trong việc phát triển hợp đồng thông minh, lần đầu tiên giới thiệu khái niệm này vào năm 1994. Szabo mô tả hợp đồng thông minh như là các giao thức giao dịch kỹ thuật số được thiết kế để tự động áp dụng các điều khoản của một thỏa thuận. Mục tiêu của ông là tăng cường các phương pháp giao dịch điện tử, chẳng hạn như các hệ thống điểm bán hàng, và mở rộng khả năng của chúng vào thế giới kỹ thuật số.
Szabo tưởng tượng một tương lai trong đó các thỏa thuận có thể hoạt động như các máy bán hàng tự động, tự động và đáng tin cậy. Mặc dù công nghệ của thời đại ông không phát triển đủ để thực hiện hoàn toàn tầm nhìn của ông, nhưng ý tưởng của Szabo đã đặt nền móng cho những gì sau này sẽ cách mạng hóa ngành công nghiệp blockchain. Khi Ethereum ra mắtnăm 2015, nó mang hợp đồng thông minh vào việc sử dụng thực tế, biến các khái niệm lý thuyết của Szabo thành các thành phần cần thiết của các ứng dụng phi tập trung.
Tầm nhìn của ông là về những hợp đồng có thể quản lý mối quan hệ với các điều khoản tự động chính xác, giảm thiểu nhu cầu can thiệp và giám sát của con người. Cách tiếp cận này nhằm tạo ra một cách an toàn và hiệu quả hơn để xử lý các thỏa thuận, mở đường cho sự tiến hóa của hợp đồng thông minh trở thành công cụ mạnh mẽ trong hệ sinh thái blockchain. Các hiểu biết sớm của Szabo tiếp tục định hình cảnh quan giao dịch kỹ thuật số và phát triển hợp đồng thông minh ngày nay.
Formal Verification là gì?
Nguồn:Trung bình
Xác minh chính thức là quá trình đánh giá một cách nghiêm ngặt xem hệ thống, như một hợp đồng thông minh, hoạt động theo một tập hợp quy tắc hoặc thông số kỹ thuật đã được định nghĩa. Đơn giản là kiểm tra xem hệ thống hoạt động như mong đợi, đảm bảo rằng nó đáp ứng các điều kiện yêu cầu và thực hiện các chức năng cần thiết mà không có lỗi.
Để đạt được điều này, các hành vi dự kiến của hệ thống được phác thảo bằng các mô hình chính thức, trong khi các ngôn ngữ đặc tả được sử dụng để xác định các thuộc tính chính xác mà hợp đồng phải đáp ứng và chúng ta sẽ thấy các kịch bản thực tế hơn khi bài viết tiến triển. Các kỹ thuật xác minh chính thức sau đó khớp việc thực hiện hợp đồng với các thông số kỹ thuật của nó, cung cấp bằng chứng toán học về tính đúng đắn của nó. Khi một hợp đồng đáp ứng các thông số kỹ thuật này, nó được coi là "đúng chức năng" hoặc "đúng theo thiết kế", xác nhận độ tin cậy và bảo mật của nó trong môi trường blockchain.
Loại hình Xác minh chính thức cho hợp đồng thông minh
Nguồn: Ever Scale
Các thông số chính thức cung cấp một cách cấu trúc để sử dụng lý luận toán học để xác minh tính chính xác của việc thực hiện chương trình. Các thông số này có thể mô tả các thuộc tính ở mức cao, tập trung vào hành vi tổng thể, hoặc chi tiết ở mức thấp về cách một hợp đồng hoạt động bên trong. Bằng cách định nghĩa các hành vi này theo cách toán học, các thông số chính thức đảm bảo rằng hợp đồng thực hiện theo ý định.
Đặc tả mức cao
Các thông số mức cao, còn được gọi là các thông số hướng mô hình, mô tả hành vi tổng quát của một hợp đồng thông minh, coi nó như một máy trạng thái hữu hạn (FSM) chuyển đổi giữa các trạng thái khác nhau thông qua các hoạt động cụ thể. Thường sử dụng logic thời gian để xác định các quy tắc chính thức điều chỉnh các chuyển đổi này, chi tiết cách hợp đồng chuyển đổi giữa các trạng thái theo thời gian và các điều kiện mà nó phải đáp ứng để làm điều đó đúng.
Những thông số kỹ thuật này thu thập hai tính chất cơ bản: an toàn và sống. An toàn đảm bảo các sự kiện không mong muốn không xảy ra, chẳng hạn như ngăn chặn số dư của người gửi giảm xuống dưới số tiền cần thiết cho giao dịch. Ngược lại, sống đảm bảo rằng hợp đồng tiếp tục hoạt động và tiến triển, chẳng hạn như duy trì tính thanh khoản để người dùng có thể rút tiền khi yêu cầu. Cả hai tính chất này đảm bảo hợp đồng thông minh hoạt động an toàn và đáng tin cậy, bảo vệ tương tác và tài sản của người dùng.
Thông số kỹ thuật cấp thấp
Đặc tả cấp thấp, còn được gọi là đặc tả hướng thuộc tính, tập trung vào việc xác định hành vi chính xác của hợp đồng thông minh bằng cách phân tích quá trình thực thi nội bộ của chúng. Khác với đặc tả cấp cao mô hình hợp đồng như các máy trạng thái hữu hạn, đặc tả cấp thấp xem xét hợp đồng thông minh như là các hệ thống các hàm toán học và xem xét các chuỗi thực thi hàm, được gọi là dấu vết, làm thay đổi trạng thái hợp đồng.
Kỹ thuật Xác minh Chính thức của Hợp đồng Thông minh
Nguồn: Ever Scale
Kiểm tra mô hình
Kiểm tra mô hình là một phương pháp xác minh chính thức sử dụng thuật toán để đánh giá xem mô hình của hợp đồng thông minh có phù hợp với các thông số kỹ thuật hay không. Thông thường, hợp đồng thông minh được biểu diễn dưới dạng hệ thống chuyển trạng thái và tính chất của chúng được xác định bằng cách sử dụng thời gian.logic. Quá trình này liên quan đến việc tạo một mô hình toán học của hợp đồng và biểu diễn các thuộc tính của nó qua các công thức logic, cho phép thuật toán xác minh xem mô hình có đáp ứng các yêu cầu này hay không.
Chứng minh định lý
Khác với kiểm tra mô hình, chứng minh định lý là một phương pháp toán học được sử dụng để xác định tính chính xác của các chương trình, bao gồm các hợp đồng thông minh. Phương pháp này liên quan đến việc chuyển đổi mô hình và thông số kỹ thuật của một hợp đồng thành các công thức logic để xác minh tính tương đương logic của chúng, có nghĩa là một câu lệnh đúng nếu câu lệnh khác đúng. Bằng cách sắp xếp mối quan hệ này dưới dạng một định lý, một công cụ chứng minh định lý tự động có thể xác minh tính đúng đắn của mô hình hợp đồng so với các thông số kỹ thuật của nó.
Trái ngược sâu sắc với kiểm tra mô hình, được giới hạn trong các hệ thống trạng thái hữu hạn, chứng minh định lý có thể phân tích các hệ thống vô hạn trạng thái nhưng thường cần hướng dẫn của con người để điều hướng các vấn đề logic phức tạp. Do đó, chứng minh định lý có xu hướng tốn nhiều tài nguyên hơn quá trình kiểm tra mô hình hoàn toàn tự động.
Kỹ thuật Thực thi Biểu tượng
Biểu diễn tượng trưng là một phương pháp phân tích mạnh mẽ cho các hợp đồng thông minh mà liên quan đến việc thực hiện các chức năng với các giá trị biểu tượng thay vì đầu vào cụ thể. Kỹ thuật xác minh chính thức này cho phép suy luận về các thuộc tính cấp dấu vết trong mã hợp đồng bằng cách biểu diễn các đường thực thi dưới dạng các công thức toán học, được gọi là ràng buộc đường thực thi. Một trình giải SMT sau đó được sử dụng để xác định xem những điều kiện đó có đáng tin cậy hay không, có nghĩa là tồn tại một đầu vào thỏa mãn các điều kiện.
Ví dụ, nếu một hàm hợp đồng trả về khi một giá trị nằm giữa 5 và 10, thì symbolic execution có thể xác định hiệu quả các giá trị kích hoạt như vậy bằng cách đánh giá điều kiện như X > 5 ∧ X < 10. Phương pháp này thường hiệu quả hơn so với kiểm thử truyền thống, tạo ra ít sai dương hơn và trực tiếp tạo ra các giá trị cụ thể mà bất kỳ bộ giải SMT nào cũng có thể dùng để xác định lỗi được tìm thấy, từ đó làm cho nó trở thành một công cụ quan trọng để đảm bảo tính đáng tin cậy của hợp đồng thông minh.
Hợp đồng thông minh là gì?
Nguồn:Tenderly
Hợp đồng thông minh là các chương trình máy tính tự động hoạt động trên một chuỗi khối, thực hiện các hành động khi điều kiện cụ thể được đáp ứng. Chúng có thể đa dạng từ các thỏa thuận đơn giản đến các quy trình rất phức tạp và có thể quản lý tài sản có giá triệu hoặc thậm chí tỷ đô la.
Mặc dù hợp đồng thông minh có tiềm năng cách mạng hóa nhiều lĩnh vực như bỏ phiếu chính trị, quản lý chuỗi cung ứng, chăm sóc sức khỏe và bất động sản, bài viết này vẫn tập trung vào tác động của chúng trong lĩnh vực tiền điện tử. Thiết kế của chúng cho phép nhiều bên hợp tác mà không có nguy cơ bị thao túng, cung cấp một khung việc minh bạch và an toàn mà tăng cường hiệu quả và sáng tạo. Tuy nhiên, quan trọng là nhận ra rằng hợp đồng thông minh cũng đi kèm với các lỗ hổng và thách thức.
Lỗ hổng với Hợp đồng Thông minh
Lỗ hổng bảo mậtViệc bất cẩn trong mã hợp đồng thông minh có thể dẫn đến những hậu quả thảm khốc, như việc mất toàn bộ tài sản được lưu trữ trong hợp đồng, như đã được chứng minh qua các sự cố gần đây.
- Năm 2021, trang web giao dịch tự động Uranium Financebị mất cắp 50 triệu đô lado một lỗi đánh máy đơn giản trong hợp đồng thông minh của nó.
- Cũng trong năm 2021, Compound Finance vô tình phân phối 80 triệu đô latrong những phần thưởng không xứng đáng, một lần nữa do lỗi một ký tự.
- Một cuộc vi phạm quan trọng hơn đã xảy ra vào năm 2022.khi $320 triệu bị đánh cắp từ Cầu Wormholedo vấn đề bug trong một trong các hợp đồng thông minh của nó.
Với những ví dụ này, việc đảm bảo rằng hợp đồng thông minh được lập trình một cách chính xác từ đầu là rất quan trọng. Một khi triển khai, hợp đồng thông minh là mã nguồn mở, có nghĩa là mã của chúng có sẵn công khai, làm cho việc tận dụng bất kỳ lỗ hổng nào được phát hiện dễ dàng cho các hacker. Ngoài ra, tính bất biến của hợp đồng thông minh có nghĩa là khi chúng được triển khai, mã của chúng thường không thể được thay đổi để vá lỗ hổng bảo mật, làm cho chúng luôn luôn có nguy cơ nếu không được phát triển với sự chính xác tuyệt đối.
Làm thế nào để xác minh hợp đồng thông minh hoạt động?
Nguồn: Certik
Quá trình bao gồm:
- Xác định các thông số kỹ thuật và các thuộc tính mong muốn của hợp đồng bằng ngôn ngữ chính thức.
- Dịch mã hợp đồng thành một biểu diễn chính thức, như các mô hình toán học hoặc biểu thức logic.
- Các công cụ chứng minh định lý tự động hoặc kiểm tra mô hình được sử dụng để xác nhận tính hợp lệ của các thông số và tính chất của hợp đồng.
- Lặp lại quá trình xác minh một cách lặp đi lặp lại để xác định và sửa lỗi hoặc sai lệch so với các thuộc tính dự định.
Các tính năng chính của hợp đồng thông minh
Nguồn:Certik
Hãy tưởng tượng hợp đồng thông minh như những thỏa thuận được khắc trên đá, khi đã được tạo ra, chúng không thể thay đổi. Hoạt động trên sổ cái không thể thay đổi của một blockchain, những hợp đồng này tự động áp dụng các điều khoản mà không cần trung gian, điều này giúp tăng tốc độ giao dịch và giảm chi phí. Tính cố định này gia tăng tính bảo mật và phân tán quyền kiểm soát, giảm đáng kể khả năng gian lận và tham nhũng.
Tại sao Xác minh hợp đồng thông minh quan trọng
Luận điểm toán học đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo rằng các hợp đồng thông minh được xác minh chính thức không có lỗi, lỗ hổng và hành vi không mong đợi. Quá trình nghiêm ngặt này tăng cường niềm tin và sự tự tin trong hợp đồng vì tính chất của nó đã được xác nhận kỹ lưỡng.
Các ví dụ xác minh hợp đồng thông minh thành công nổi bật vai trò quan trọng của nó trong việc ngăn chặn mất mát tài chính đáng kể.
Uniswap
Ví dụ, Uniswap, một trình làm thị trường tự động (AMM) nổi tiếng, đã trải qua xác minh chính thức trong quá trình phát triển của hợp đồng thông minh phiên bản 1 (V1) của mình, nhằm xác định và sửa lỗi làm tròn.điều đó có thể đã rút tiền.
Balancer
Tương tự, Balancer V2, một AMM khác, đã được hưởng lợi từ việc xác minh chính thức đã phát hiện ra một cách tính phí không chính xácliên quan đến các khoản vay flash, ngăn chặn tiềm năng trộm cắp.
SafeMoon
SafeMoon V1 đã có một lỗi nhỏ.được xác định thông qua xác minh chính thức sau khi triển khai. Lỗi này cho phép chủ sở hữu từ chối sở hữu và lấy lại nó trong một số điều kiện nhất định, một chi tiết mà hầu hết các kiểm tra thủ công đã bỏ qua do tính phức tạp của nó. Khả năng phân tích các kết hợp cụ thể của các giá trị biến làm cho xác minh chính thức trở thành một công cụ hiệu quả để phát hiện các vấn đề mà các kiểm tra viên con người có thể bỏ qua.
Làm thế nào Xác minh chính thức và Kiểm toán Thủ công hoạt động cùng nhau
Xác minh chính thức cung cấp một phương pháp hệ thống và tự động để kiểm tra logic và hành vi của một hợp đồng thông minh đối với các tính chất dự định của nó. Phương pháp này đơn giản hóa việc xác định và sửa chữa các lỗi hoặc lỗi tiềm ẩn, đặc biệt là các vấn đề phức tạp mà kiểm tra thủ công có thể bỏ sót.
Trong khi đó, kiểm toán thủ công bao gồm việc chuyên gia kiểm tra kỹ lưỡng mã hợp đồng, thiết kế và triển khai. Kiểm toán viên tận dụng kinh nghiệm của họ để chỉ ra các rủi ro bảo mật và đánh giá tổng thể về tình hình bảo mật của hợp đồng. Họ cũng có thể xác minh tính chính xác của quá trình xác minh chính thức và xác định vấn đề mà các công cụ tự động có thể bỏ qua. Kết hợp xác minh chính thức với kiểm toán thủ công tạo ra một đánh giá bảo mật toàn diện, tăng cơ hội phát hiện và giải quyết các lỗ hổng, và thiết lập một chiến lược phòng thủ vững chắc tận dụng sức mạnh của cả chuyên môn con người và phân tích tự động.
Ưu điểm và nhược điểm của hợp đồng thông minh
Nguồn:Blockonomi
Hợp đồng thông minh không hoàn hảo, nhưng lợi ích của chúng vượt trội so với nhược điểm. Chúng đơn giản hóa giao dịch phức tạp, tiết kiệm thời gian và tiền bạc đồng thời thúc đẩy tính minh bạch và giảm tranh chấp. Bởi vì hoạt động dựa trên mã, chúng giảm thiểu lỗi của con người. Bảo mật của chúng mạnh mẽ, nhờ các biện pháp mật mã. Tuy nhiên, hợp đồng thông minh có thể cứng nhắc và gặp khó khăn trong việc thích ứng với tình huống bất ngờ. Ngoài ra, việc thiết lập chúng yêu cầu kỹ năng mã hóa chuyên môn, đó có thể là một rào cản đối với một số người. Mặc dù gặp phải những thách thức này, hợp đồng thông minh đang biến đổi các ngành công nghiệp.
Ưu điểm của Hợp đồng Thông minh
- Nâng cao hiệu suất bằng cách tự động hóa các nhiệm vụ, tiết kiệm thời gian và tiền bạc.
- Tăng cường tính minh bạch bằng cách cho tất cả các bên truy cập vào cùng một thông tin, giảm tranh chấp.
- Giảm thiểu sai sót bằng cách tin tưởng vào mã code, loại bỏ lỗi của con người.
- Tăng cường bảo mật với các biện pháp mật mã hóa, làm cho việc sửa đổi trở nên khó khăn.
Nhược điểm của hợp đồng thông minh
- Thiếu tính linh hoạt để điều chỉnh cho các tình huống không ngờ đến do tính cứng nhắc của chúng.
- Yêu cầu kiến thức lập trình chuyên biệt, hạn chế việc áp dụng rộng rãi.
Công cụ Xác minh chính thức cho Hợp đồng thông minh Ethereum
Nguồn: Calibraint
Ngôn ngữ đặc tả cho việc tạo các đặc tả chính thức
- Act: Act cho phép người dùng xác định cập nhật lưu trữ, điều kiện trước và sau, và hợp đồng không biến. Bộ công cụ của nó bao gồm các backend chứng minh có thể xác minh các thuộc tính khác nhau bằng cách sử dụng Coq, máy giải SMT, hoặc hevm.
- Scribble: Scribble chuyển đổi các chú thích mã được viết bằng ngôn ngữ đặc tả của nó thành các khẳng định cụ thể để xác minh các đặc tả.
- Dafny: Dafny là một ngôn ngữ lập trình thiết kế cho việc xác minh, sử dụng các chú thích cấp cao để giúp suy luận và xác nhận tính chính xác của mã.
Các trình xác minh chương trình để kiểm tra tính chính xác
- Certora Prover: Certora Prover là một công cụ xác minh chính thức tự động kiểm tra tính chính xác của mã hợp đồng thông minh. Các thông số kỹ thuật được tạo ra bằng Ngôn ngữ Xác minh Certora (CVL), và nó phát hiện vi phạm tính chất thông qua sự kết hợp của phân tích tĩnh và các kỹ thuật giải quyết ràng buộc.
- Solidity SMTChecker: SMTChecker của Solidity là một công cụ kiểm tra mô hình tích hợp sử dụng Satisfiability Modulo Theories (SMT) và Horn solving. Nó xác minh liệu mã nguồn của hợp đồng có phù hợp với các yêu cầu trong quá trình biên dịch và kiểm tra vi phạm tính an toàn.
- Solc-verify: Solc-verify là một phiên bản nâng cao của trình biên dịch Solidity cho phép xác minh chính thức tự động mã Solidity thông qua chú thích và xác minh chương trình modular.
- KEVM: KEVM đại diện chính thức cho Máy ảo Ethereum(EVM)được tạo bằng K framework. Nó có thể thực thi và xác minh các yêu cầu liên quan đến tính chất cụ thể thông qua logic tiếp cận.
Khung chứng minh định lý logic
- Isabelle: Isabelle/HOL là một trợ lý chứng minh giúp người dùng biểu diễn các công thức toán học bằng một ngôn ngữ hình thức và cung cấp các công cụ để chứng minh chúng. Sử dụng chính của nó là hình thức hóa các chứng minh toán học, đặc biệt là để xác minh tính đúng đắn của phần cứng và phần mềm máy tính và các thuộc tính của ngôn ngữ lập trình và giao thức.
- Coq - Coq là một công cụ chứng minh định lý tương tác cho phép bạn xác định các chương trình với các định lý và tạo ra các bằng chứng kiểm tra máy tính cho tính chính xác của chúng thông qua quá trình tương tác.
Các công cụ dựa trên thực thi tượng trưng để phát hiện các mẫu dễ bị tổn thương trong hợp đồng thông minh
- Manticore - Một công cụ phân tích mã bytecode EVM bằng cách sử dụng thực thi biểu tượng.
- Hevm - hevm là một công cụ thực thi biểu tượng kiểm tra tính tương đương của mã bytecode EVM.
- Mythril - Một công cụ thực thi biểu tượng được sử dụng để tìm lỗ hổng trong các hợp đồng thông minh Ethereum.
Kết thúc
Để bảo vệ các hợp đồng thông minh, việc kết hợp xác minh chính thức với kiểm toán thủ công là rất quan trọng để đánh giá toàn diện về tính bảo mật của chúng. Mặc dù xác minh chính thức có thể nặng về tài nguyên, nhưng đây là một khoản đầu tư có giá trị cho các hợp đồng liên quan đến cổ phần cao hoặc rủi ro đáng kể. Hợp đồng thông minh không chỉ là một khái niệm hợp thời trang; Họ đang chuyển đổi hoạt động kinh doanh toàn cầu và trong khi họ đi kèm với những thách thức, khả năng vô song của họ để tăng hiệu quả, giảm thiểu lỗi và tăng cường bảo mật không thể bỏ qua. Hợp đồng thông minh có tiềm năng to lớn để đơn giản hóa các quy trình và thúc đẩy niềm tin vào các giao dịch kỹ thuật số. Để đạt được điều này, các tổ chức áp dụng công nghệ này ngày nay sẽ sẵn sàng phát triển mạnh trong một tương lai ưu tiên tính minh bạch và độ tin cậy.
Bài viết liên quan
Cách đặt cược ETH？
Tronscan là gì và bạn có thể sử dụng nó như thế nào?