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星球专访 | CertiK首席科学家:黑客永远只会对系统中更弱的一环进行攻击

2018-09-19

当区块链被众多黑客盯上,形式化验证来保护数字资产安全?

星球专访 | CertiK首席科学家:黑客永远只会对系统中更弱的一环进行攻击

随着加密数字货币市值的增长,区块链进入大众视野,但同时,区块链上的数字资产,也吸引了黑客的注意,把区块链当成了提款机。据 BCSEC 统计,自 2011 年到 2018 年 7 月,全球范围内因区块链安全事件造成的损失近 30 亿美元。HowMuch 在今年 6 月份,整理了区块链行业发展的这几年里,加密数字货币遭遇到的主要的黑客攻击及相应的损失金额。

星球专访 | CertiK首席科学家:黑客永远只会对系统中更弱的一环进行攻击

Odaily星球日报此前曾发布的《2018年区块链技术安全服务行业报告》,分析了交易所、智能合约、钱包、矿池这些业务场景对应的区块链技术安全问题。从风险事故的频发比例来看,交易平台占到 34%,智能合约占 20%。

市场的需求刺激了区块链安全公司随之的应运而生,目前来看,更侧重于智能合约安全的公司有 CertiK、 Quantstamp、Zeppelin、Runtime Verification、Solidified、Securify.ch、链安科技等;专于私钥安全存储的有库神、碧盾;要着眼于区块链整个生态系统安全的,有派盾 PeckShield、慢雾科技等。此外,还有从社区化角度切入安全领域的安全链 SECC

其中,Odaily星球日报曾报道过的 CertiK,要通过形式化验证技术,为智能合约和区块链生态提供安全保护。

CertiK 的首席科学家 Vilhelm Sjöberg 表示,“在安全领域,黑客永远只会找系统中更弱的那一环进行攻击”。那么如何确保每个环节都很安全,就变得格外重要,但是要实现的话又有难度。

形式化验证,是根据某个或某些形式规范或属性,使用数学的方法证明其正确性或非正确性。在安全方面,如果用传统的测试方法,无法穷举所有的可能性,但是从数学的角度来看,形式化验证可以验证系统的每个环节的安全性。

据报道,目前主要运用形式化验证技术的公司,除了 CertiK,还有 Securify.ch、Runtime Verification、Tezos、The Matrix、成都链安科技等。现阶段各家公司的定位主要分三类:  VaaS 平台、公链和语言。

星球专访 | CertiK首席科学家:黑客永远只会对系统中更弱的一环进行攻击

图片来源:财链社

CertiK 从形式化验证这个技术方向出发,研发了深度规范、分层结构等具体技术。具体到其业务上,CertiK 通过分层结构技术,把一个要验证的复杂系统进行分层,然后通过深度规范技术,来验证是否每一层都符合正确的规范。

这次,关于智能合约为什么经常被曝漏洞,为什么形式化验证在互联网时代没有商业前景,CertiK 的技术壁垒所在,如何理解分层结构,区块链安全领域面临的最大的挑战等,Odaily星球日报采访了 CertiK 的首席科学家 Vilhelm Sjöberg 。

以下为采访原文,有删减:

Odaily星球日报:近一年来看,智能合约经常被曝出漏洞,有人说是因为智能合约太灵活,还有人说是因为代码 copy 现象严重,您怎么看?

Vilhelm Sjöberg:智能合约经常被曝漏洞,主要是两点原因:

一个原因是代码出 bug 这个事儿是不可避免的,在互联网时代可以通过快速迭代来修复,但智能合约在部署后是无法更新的,上线的代码就需要是完美的。

另一个是攻击智能合约漏洞获得的价值回报(token)高,所以会有很多人盯着你的代码找错误。 

Odaily星球日报:相比于智能合约,对区块链底层基础设施进行验证的难度有多大?

Vilhelm Sjöberg:区块链的底层基础设施要比智能合约本身复杂,其复杂程度主要体现在两方面:计算的复杂度(也就是代码的复杂度)、运行环境(也就是多线程)的复杂度。在证明程序正确性的时候,如果一旦这两方面复杂,那么要证明的问题就会变得复杂。而 CertiK 是目前唯一可以对复杂的计算、运行环境进行证明的公司,这是我们的价值点所在。此前对于复杂代码的多线程验证,在业界是被认为不可能实现的,前几年被我们成功进行了验证。

Odaily星球日报:为什么形式化验证这项技术,在互联网行业或者说区块链技术变热之前,并没有多少商业前景?

Vilhelm Sjöberg:互联网时代,虽然程序很复杂,但是对于形式化验证技术来说,并没有多少市场。如果程序有 bug,比如微信有 bug,这对用户而言并没有多少损失,而且中心化服务器端也可以将数据回滚来挽回损失。

形式化验证这项技术适合代码价值很高、不是特别复杂的程序,区块链就是用有限的代码数量来控制价值很大的东西(token)。

还可以再举个例子来明这一点,比如对安全性要求最高的或许是无人驾驶车,但是从黑客的角度来看的话,与其攻击无人驾驶车,不如攻击智能合约、钱包,得到的价值更大。

Odaily星球日报:目前,行业里有其它安全公司在使用形式化验证技术,CertiK 在这个方向的技术壁垒是什么?

Vilhelm Sjöberg:验证复杂度是一个很难的事情,以前一直被业界认为是不可能的。邵中教授至少花了 3 年时间,才第一个真正解决了在多线程的环境下,如何证明一个复杂系统的正确性,所以说,CertiK 本身具有先发优势。

我们通过深度规范技术,来验证了自己研发的 CertiKOS 防黑客操作系统,后来美国国防部请谷歌团队对 CertiKOS 防黑客操作系统进行攻击,但是攻击了一个月都没有成功。 

此外,我们最近开发了第一代高性能智能合约自动检测引擎 CertiK AutoScanEngine(CASE),用户上传智能合约后,该引擎可以自动进行扫描并定位出漏洞。整个过程实现了最大化机器验证,对人力的依赖非常少。

Odaily星球日报: CertiK 于 2015 年提出了分层结构理论,如何理解分层结构?

Vilhelm Sjöberg:举个例子,比如我们使用一个数字,计算机的内存是有限的,不可能表示出任何数,计算机每次碰到一个数字的时候,都需要考虑到这个数字的这样几点:数字的精度、数字的范围,有没有溢出(overflow)。如果你每次用数字时,需要重新来验证,是个没有多少意义的事情。所以,不如把整个数字的证明做成一个 layer(层)。比如整数本身在代码里是如何表征的,我们把它证明正确,直接做成一层。以后每次用整数的地方,就直接调用这一层。

具体到每一层究竟是如何的,我简单举例来说明:第一层,可能是证明整数是否在 range(范围)内的。第二层,可能是来证明加减乘除的准确性。第三层,可能就是证明乘方/开方。当然,后面还会有很多层。通过建这种模型,就可以节省大量的计算。

所以说这个技术在经验方面很重要,我们团队之前已经研发出很多层,其他人如果也想做形式化验证,需要从头开始研发,而我们已经可以基于此前的研究,来构建更多商业逻辑上的东西。

Odaily星球日报:CertiK 的商业化模式中,除了提供中心化验证服务,还有一个是去中心化的安全验证系统,这两部分如何协调?而且去中心化的安全验证系统具体指的是什么?

Vilhelm Sjöberg:中心化验证服务主要是由我们自己先把一个复杂的系统进行分层,然后再把每一层的计算分给社区来执行,也就是交给去中心化的安全验证系统。

去中心化的安全验证系统的目标主要两个:一个是借助更多的计算资源,相比于 POW 这种没有意义的计算,我们的目标是把计算变得有意义。用户提供算力,计算出了一个证明方法,然后这个知识大家可以共享。而且整个验证过程是透明的,用户可以接入区块链,来看到整个验证过程。

另一个是希望借助整个社区的证明能力,构建一个去中心化的关于形式化证明程序方法的知识库。比如说你知道对某个程序的证明方法,但我可能是不知道的,通过借助通证经济,可以让这个证明方法被共享出来。如果是我直接花钱买了你的证明方法,这个知识实际上并没有被共享。

对于社区用户来说,我们目前在开发一整套的工具以降低用户门槛。社区用户可以有多个角色,你可以进来提交需要验证的程序,也可以分享计算资源,还可以定期对引擎本身进行评估等等。

Odaily星球日报:在区块链安全领域,CertiK 对于未来的发展规划以及目前的合作进度如何?

Vilhelm Sjöberg:智能合约这方面目前需求最大,CertiK 以智能合约为切入口,逐渐侧重于对区块链基础设施的安全,从而布局整个区块链生态系统的安全问题。

区块链基础设施的安全问题很重要,比如 Payment Channel(支付通道),如果底层的VM或者其它链本身的支付通道有问题,那么智能合约必然会有安全问题。

在合作方面,CertiK 目前主要与公链、交易所展开了合作:

公链方面,CertiK 和 NEO、星云链、Qtum量子链、本体、ICON、Waves 等项目有合作,主要负责对公链的 VM 进行安全审核。此外,我们目前也在争取与以太坊的合作。

交易所方面,CertiK 和火币、OKex、Gate、KuCoin、FCoin 等有合作,主要负责交易所上币项目的安全审计,之后还会针对交易所对安全的需求点来提供服务。此外,币安还是 CertiK 的种子轮投资者。

Odaily星球日报:您觉得区块链安全行业面临的最大的挑战是什么?

Vilhelm Sjöberg:最大的挑战在于工程、研究方面。工程的实现需要一个强大的团队;研究方面还有一些问题没有解决,比如有些语言的特性很复杂;开发人员依赖的工具本身(如编译器),其安全性有时也会有问题;又比如说我们目前正在运用形式化验证,来研究哪一种共识机制是最好的,是在数学上最公平的、合理的、最安全的。

Odaily星球日报:您如何看待区块链技术面临的量子计算攻击?

Vilhelm Sjöberg:技术方面,量子计算不会完全毁掉现在所有的加密算法,比如 POW,但是量子计算会通过更多的计算,来降低攻破它的难度。而且另一方面,研究人员也在研究,如果量子计算一旦出现,我们用什么方法来保证私钥的安全性。 其实,对于区块链来说,在技术方面并没有多少威胁,更多的可能还是政策方面。

主要参考来源:

1. 星球研报 | 2018年区块链技术安全服务行业报告

2. CertiK 白皮书

3. “军用级别”防黑客?「CertiK」要用形式化验证技术保护智能合约和区块链生态的安全

4. CertiK首席科学家Vilhelm Sjöberg:建立值得完全信赖的智能合约和区块链生态系统 | 星球日报 P.O.D大会

5. 智能合约安全之形式化验证研究报告

6 .成都链安科技 CEO 杨霞:80% 的智能合约都存在安全漏洞

原创文章,作者:齐明。转载/内容合作/寻求报道请联系 report@odaily.com ;违规转载法律必究。

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