공식 검증이란 무엇이며 스마트 계약에 버그가 없음을 어떻게 증명할 수 있습니까?

스마트 계약의 공식 검증 이해

1. 공식 검증은 블록체인 네트워크의 스마트 계약과 같은 시스템 내 알고리즘의 정확성을 입증하거나 반증하는 데 사용되는 수학적 접근 방식입니다. 공식 검증은 테스트나 감사에만 의존하는 대신 논리와 증명을 사용하여 계약이 가능한 모든 조건에서 지정된 대로 정확하게 작동하는지 확인합니다.

2. 이 프로세스에는 스마트 계약의 코드와 의도된 동작을 공식적인 수학적 모델로 변환하는 작업이 포함됩니다. 그런 다음 자동화된 정리 증명기 또는 모델 검사기를 사용하여 이러한 모델을 분석하여 코드가 '자금은 소유자만 인출할 수 있음' 또는 '총 토큰 공급량이 일정하게 유지됨'과 같은 사전 정의된 속성을 준수하는지 확인합니다.

3. 출력을 관찰하기 위해 샘플 입력으로 계약을 실행하는 기존 테스트 방법과 달리 형식 검증은 가능한 모든 실행 경로를 검사합니다. 이러한 철저한 분석은 수동 또는 자동 테스트 중에 놓칠 수 있는 극단적인 사례와 취약점을 찾는 데 도움이 됩니다.

4. 불변의 코드가 수백만 달러 상당의 금융 거래를 관리하는 블록체인의 맥락에서는 사소한 버그라도 치명적인 손실로 이어질 수 있습니다. DAO 해킹이나 다수의 DeFi 익스플로잇과 같은 세간의 이목을 끄는 사고는 더 강력한 보증 메커니즘의 필요성을 강조합니다. 여기서 공식적인 검증이 필수적입니다.

5. Ethereum, Cardano, Tezos와 같은 플랫폼을 기반으로 구축된 프로젝트는 개발 과정에서 공식적인 방법을 채택하기 시작했습니다. 예를 들어 Cardano는 공식 사양을 지원하는 Haskell 기반 도구를 사용하므로 개발자는 배포 전에 정확성을 수학적으로 증명할 수 있습니다.

공식적인 방법으로 특정 버그 클래스가 없음을 증명할 수 있음

1. 올바르게 적용되면 공식 검증은 정수 오버플로, 무단 액세스, 재진입 공격 및 잘못된 상태 전환과 같은 특정 유형의 버그가 없음을 수학적으로 증명할 수 있습니다. 이러한 증명은 코드에 직접 연결된 논리적 주장을 기반으로 합니다.

2. 개발자는 안전 속성(예: “사용자는 자신의 잔액 이상을 인출할 수 없음”)과 활성 속성(예: “유효한 거래는 결국 처리됩니다”)을 정의합니다. 그런 다음 도구는 이러한 속성이 가능한 모든 입력 및 상태에서 true인지 확인합니다.

3. 널리 사용되는 프레임워크 중 하나는 Ethereum Virtual Machine에 대한 공식적인 의미를 제공하는 KEVM입니다. KEVM을 사용하면 팀은 Solidity 또는 Vyper 계약에 대한 증명을 실행하여 중요한 보안 불변성을 충족하는지 확인할 수 있습니다.

4. 또 다른 도구인 Certora는 공식 검증과 결합된 정적 분석을 사용하여 전문 언어로 작성된 규칙을 준수하는지 확인합니다. 이는 Aave 및 ENS와 같은 주요 프로토콜을 감사하여 기존 수단을 통해 보이지 않는 미묘한 결함을 식별하는 데 사용되었습니다.

5. 사양의 잠재적 격차나 도구 제한으로 인해 100% 버그 없는 코드를 보장하는 방법은 없지만, 공식 검증은 표준 관행에 비해 보증 수준을 크게 높입니다. '우리는 많은 시나리오를 테스트했다'에서 '우리는 그것이 모든 시나리오에서 작동한다는 것을 증명했습니다'로 자신감이 바뀌었습니다.

공식 검증 적용의 과제와 한계

1. 형식 검증을 구현하려면 프로그래밍과 수학적 논리 모두에 대한 전문 지식이 필요합니다. 정확한 사양을 작성하려면 정확성이 필요합니다. 잘못 정의된 속성으로 인해 보안에 대한 잘못된 인식이 생길 수 있습니다.

2. 스마트 계약의 복잡성으로 인해 공식적으로 모델링하기가 어려워집니다. 외부 시스템, 오라클 또는 기타 계약과 상호 작용하는 계약은 전체 검증을 복잡하게 만드는 종속성을 도입합니다.

3. 성능 제약도 존재합니다. 큰 상태 공간을 검사하는 모델은 계산 비용이 많이 들 수 있으며 때로는 추상화나 단순화 없이는 완전한 검증이 불가능해질 수 있습니다.

4. 도구 성숙도는 생태계에 따라 다릅니다. Ethereum 및 학술 프로젝트에서 진전이 이루어지고 있지만 광범위한 채택은 여전히 ​​유용성, 개발 워크플로로의 통합 및 개발자 교육과 관련된 장애물에 직면해 있습니다.

5. 계약이 공식 검증을 통과하더라도 컴파일러 정확성이나 네트워크 동작과 같은 기본 가정에 결함이 있는 경우 위험이 남아 있습니다. 확인은 모델에 적용되며, 전체 스택도 확인되지 않는 한 반드시 최종 배포된 바이트코드일 필요는 없습니다.

자주 묻는 질문

스마트 계약의 공식 검증에 일반적으로 사용되는 도구는 무엇입니까? 널리 사용되는 도구로는 Certora Prover, KEVM, Isabelle/HOL, Coq 및 Manticore 분석기가 있습니다. 각각은 기호 실행에서 전체 정리 증명에 이르기까지 다양한 목적을 수행하며 기존 개발 환경과 다양하게 통합됩니다.

공식 검증을 통해 경제적 설계 결함을 발견할 수 있습니까? 아니요. 공식 검증은 코드가 사양을 따르는지 여부와 같은 기술적 정확성에 중점을 둡니다. 인센티브 불일치 또는 시장 조작 벡터와 같은 경제적 취약성은 코드 수준 증명보다는 게임 이론 분석이 필요합니다.

안전한 스마트 계약을 위해서는 공식 검증이 필수인가요? 필수 사항은 아니지만 고부가가치 애플리케이션에 대한 모범 사례로 점점 더 많이 고려되고 있습니다. 현재 많은 탈중앙화 금융(DeFi) 프로젝트는 보안을 극대화하기 위해 공식 검증과 제3자 감사 및 버그 포상금을 결합하고 있습니다.