مقدمة

بما أن قيمة الأصول على البلوكشين تنمو بسرعة مع عدة مشاريع تتناوب لإطلاق حالات استخدام مختلفة داخل الاقتصاد الرقمي المشفر، فإن البقاء في المقدمة في مواجهة الثغرات والتهديدات المحتملة أكثر أهمية من أي وقت مضى.

تم اختراع Bitcoin لتحل محل البنوك ، لكن التكنولوجيا الأساسية ، أثبتت blockchain أنها يمكن أن تحل محل أي وسيط تقريبا. للمضي قدما ، لم يتوقف الأمر عند رؤية الإمكانات الهائلة التي تمتلكها النقود الرقمية والتي لا يمكن للنقود الورقية أن تمتلكها أبدا والتي تنطوي على القدرة على برمجة النقود. فجأة ، يمكن استبدال المحامين والعقود في المعاملات المالية. أدى هذا الشكل من العملة الرقمية إلى تعزيز اللامركزية من خلال تمكين التنفيذ التلقائي للعقود بشفافية كاملة وبدون تدخل بشري. ومع ذلك ، كيف تعمل العقود الذكية بالضبط؟ هل يمكن الاعتماد حقا على الثقة في هذه الأنظمة التي تفتقر إلى الثقة؟

في هذه المقالة، سنستكشف الأسئلة الشاملة حول التحقق الرسمي للعقود الذكية، ومناقشة مزاياها وعيوبها وتأثيرها على النظام البيئي للعملات المشفرة، والمزيد مع التركيز على إيثيريوم.

تاريخ موجز للعقود الذكية

المصدر: كريبتوسليت

كان زابو ، عالم الكمبيوتر الأمريكي وعالم التشفير الذي غالبا ما يتكهن بأنه ساتوشي ناكاموتو ، رائدا في العقود الذكية ، حيث قدم المفهوم لأول مرة في عام 1994. وصف زابو العقود الذكية بأنها بروتوكولات معاملات رقمية مصممة لفرض شروط الاتفاقية تلقائيا. كان هدفه هو تعزيز أساليب المعاملات الإلكترونية ، مثل أنظمة نقاط البيع ، وتوسيع قدراتها في العالم الرقمي.

تصور سزابو مستقبلًا يمكن أن تعمل فيه الاتفاقيات مثل أجهزة البيع الآلية - موثوقة وآمنة ولا يمكن التلاعب بها. على الرغم من عدم تقدم التكنولوجيا في عصره بما يكفي لتحقيق رؤيته بالكامل، إلا أن أفكار سزابو وضعت الأساس لما سيحدث فيما بعد من ثورة في صناعة البلوكتشين. عندماأطلقت إيثريومفي عام 2015، أدخلت العقود الذكية في الاستخدام العملي، محولة المفاهيم النظرية لسزابو إلى مكونات أساسية للتطبيقات المركزية.

كانت رؤيته للعقود التي يمكن أن تدير العلاقات بشروط دقيقة ومُؤتمتة، مما يقلل من الحاجة إلى التدخل البشري والرقابة. هذا النهج يهدف إلى خلق طريقة أكثر أمانًا وكفاءة للتعامل مع الاتفاقيات، مما يمهد الطريق لتطور العقود الذكية إلى أدوات قوية في نظام البلوكتشين. تستمر الرؤى المبكرة لسزابو في تشكيل منظر المعاملات الرقمية وتطوير العقود الذكية اليوم.

ما هو التحقق الرسمي؟

المصدر: وسط

التحقق الرسمي هو عملية تقييم دقيق لمعرفة ما إذا كان النظام، مثل العقد الذكي، يعمل وفقًا لمجموعة محددة من القواعد أو المواصفات. في جوهره، يتحقق مما إذا كان النظام يتصرف كما هو متوقع، مضمنًا أنه يلبي الشروط المطلوبة ويؤدي الوظائف المقصودة بدون أخطاء.

لتحقيق ذلك ، يتم تحديد السلوكيات المتوقعة للنظام باستخدام نماذج رسمية ، بينما يتم استخدام لغات المواصفات لتحديد الخصائص الدقيقة التي يجب أن يفي بها العقد وسنرى المزيد من السيناريوهات العملية مع تقدم المقالة. ثم تقوم تقنيات التحقق الرسمية بمطابقة تنفيذ العقد مع مواصفاته ، مما يوفر دليلا رياضيا على صحته. عندما يفي العقد بهذه المواصفات ، فإنه يعتبر "صحيحا وظيفيا" أو "صحيحا حسب التصميم" ، مما يؤكد موثوقيته وأمنه في بيئة blockchain.

أنواع المواصفات الرسمية للعقود الذكية

المصدر: المقياس الأبدي

المواصفات الرسمية توفر طريقة منظمة لاستخدام الاستدلال الرياضي للتحقق من دقة تنفيذ البرنامج. يمكن لهذه المواصفات أن تصف خصائصًا على مستوى عالٍ، التي تركز على السلوك العام، أو تفاصيل منخفضة المستوى حول كيفية عمل العقد داخليًا. من خلال تعريف هذه السلوكيات رياضيًا، تضمن المواصفات الرسمية أن يعمل العقد كما هو مقصود.

المواصفات عالية المستوى

تصف المواصفات عالية المستوى ، والمعروفة أيضا باسم المواصفات الموجهة نحو النموذج ، السلوك العام للعقد الذكي ، وتعامله على أنه آلة حالة محدودة (FSM) تنتقل بين الحالات المختلفة من خلال عمليات محددة. غالبا ما يستخدم المنطق الزمني لتحديد القواعد الرسمية التي تحكم هذه التحولات ، مع تفصيل كيفية انتقال العقد بين الدول بمرور الوقت والشروط التي يجب أن يفي بها للقيام بذلك بشكل صحيح.

تلتقط هذه المواصفات خاصيتين أساسيتين: السلامة والحيوية. السلامة تضمن عدم حدوث أحداث غير مرغوب فيها، مثل منع رصيد المرسل من الانخفاض أدنى من المبلغ المطلوب للمعاملة. والحيوية، بالمقابل، تضمن استمرارية عمل العقد وتقدمه، مثل الحفاظ على السيولة حتى يتمكن المستخدمون من سحب الأموال عند الطلب. تضمن كلا الخاصيتين عمل العقود الذكية بأمان وموثوقية، وحماية تفاعلات المستخدمين والأصول.

مواصفات منخفضة المستوى

المواصفات منخفضة المستوى، المعروفة أيضا بالمواصفات الموجهة نحو الخصائص، تركز على تحديد السلوك الصحيح للعقود الذكية من خلال تحليل عمليات تنفيذها الداخلية. على عكس المواصفات عالية المستوى التي تقوم بنمذجة العقود كآلات ذات حالات متناهية، تعتبر المواصفات منخفضة المستوى العقود الذكية كأنظمة من الدوال الرياضية وتفحص سلاسل تنفيذ الدوال، المعروفة بالأثر، التي تغير حالة العقد.

تقنيات التحقق الرسمي من العقود الذكية

المصدر: نطاق الأبد

فحص النموذج

يعد التحقق من النموذج طريقة التحقق الرسمية تستخدم خوارزميات لتقييم ما إذا كان نموذج العقد الذكي متطابقًا مع مواصفاته. يتم تمثيل العقود الذكية عادةً على أنها أنظمة انتقال الحالة، وتعرف خصائصها باستخدام الزمنية منطق. يتضمن هذا العملية إنشاء نموذج رياضي للعقد وتعبير خصائصه من خلال صيغ منطقية، مما يتيح للخوارزمية التحقق مما إذا كان النموذج يفي بهذه المواصفات.

الإثبات النظري

على عكس التحقق من النموذج ، فإن إثبات النظرية هو نهج رياضي يستخدم لتحديد صحة البرامج ، بما في ذلك العقود الذكية. ينطوي هذا الأسلوب على تحويل نموذج العقد والمواصفات إلى صيغ منطقية للتحقق من معادلتها المنطقية ، مما يعني أن عبارة واحدة صحيحة إذا كانت الأخرى صحيحة. من خلال صياغة هذا العلاقة كمبرهنة ، يمكن لمبرهن النظرية التلقائي التحقق من صحة نموذج العقد مقابل المواصفات الخاصة به.

في تناقض حاد مع التحقق من النموذج ، الذي يقتصر على أنظمة الحالة المحدودة ، يمكن لإثبات النظري تحليل أنظمة الحالة اللانهائية ولكنه في كثير من الأحيان يتطلب توجيه الإنسان للتعامل مع مشاكل منطق معقدة. وبالتالي ، يميل إثبات النظري إلى أن يكون أكثر استهلاكًا للموارد من عملية التحقق من النموذج بالكامل تلقائيًا.

تنفيذ رمزي

تمثيل التنفيذ هو طريقة تحليلية قوية للعقود الذكية تتضمن تنفيذ الوظائف باستخدام القيم الرمزية بدلاً من المدخلات المحددة. تسمح هذه التقنية للتحقق الرسمي بالتفكير في خصائص مستوى التتبع في كود العقد عن طريق تمثيل مسارات التنفيذ على شكل صيغ رياضية ، المعروفة باسم الشرائط المسارية. يتم بعد ذلك استخدام حل المسائل SMT لتحديد ما إذا كانت هذه الشروط مرضية ، مما يعني وجود مدخل يفي بالشروط.

على سبيل المثال، إذا كانت وظيفة العقد تعيد عندما يكون القيمة بين 5 و 10، يمكن للتنفيذ الرمزي تحديد قيم التشغيل هذه بكفاءة عن طريق تقييم الشرط كـ X > 5 ∧ X < 10. هذه الطريقة غالبًا ما تكون أكثر فعالية من الاختبار التقليدي، حيث تنتج أقل عدد من الإيجابيات الزائفة وتولد مباشرة القيم العملية التي تقلد أي محلل SMT تم توظيفه لتحديد الأخطاء الموجودة، مما يجعلها أداة قيمة لضمان موثوقية العقود الذكية.

ما هي العقود الذكية؟

المصدر: Tenderly

العقود الذكية هي برامج حاسوبية مُتمَّمَّة تعمل على سلسلة الكتل، تنفذ إجراءات عند تحقق شروط محددة. يمكن أن تتفاوت بين اتفاقيات بسيطة إلى عمليات معقدة للغاية ويمكنها إدارة أصول تبلغ قيمتها الملايين أو حتى المليارات من الدولارات.

بينما لدى العقود الذكية القدرة على ثورة مختلف القطاعات مثل التصويت السياسي وإدارة سلسلة التوريد والرعاية الصحية والعقارات، يحتفظ هذا المقال بتركيزه على تأثيرها في مجال العملات المشفرة. تصميمها يسمح للأطراف المتعددة بالتعاون دون خطر التلاعب، مما يوفر إطارًا شفافًا وآمنًا يعزز الكفاءة والابتكار. ومع ذلك، من المهم الاعتراف بأن العقود الذكية تأتي أيضًا مع ثغرات وتحديات.

الثغرات في العقود الذكية

ثغرات الأمانفي رمز العقد الذكي يمكن أن يؤدي إلى نتائج كارثية، مثل الخسارة الكاملة للأصول المخزنة داخل العقد، كما يظهر في الحوادث الأخيرة.

• في عام 2021، صانع السوق التلقائي يورانيوم فاينانستعرض لسرقة بقيمة 50 مليون دولارنظرًا لوجود خطأ بسيط في العقد الذكي الخاص بها.
• أيضًا في عام 2021،توزيع Compound Finance بشكل غير مقصود 80 مليون دولارفي مكافآت غير مستحقة، مرة أخرى بسبب خطأ في حرف واحد.
• حدث انتهاك أكبر في عام 2022عندما تم سرقة 320 مليون دولار من جسر الدودةنظرًا لخطأ في أحد عقودها الذكية.

مع هذه الأمثلة، من الأمر أن نضمن بشكل حاسم أن العقود الذكية مُشفرة بدقة من البداية. بمجرد نشرها، تصبح العقود الذكية مفتوحة المصدر، مما يعني أن كودها متاح علنًا، مما يجعل من السهل على القراصنة استغلال أي ثغرات تم اكتشافها. بالإضافة إلى ذلك، الطابع الثابت للعقود الذكية يعني أنه بمجرد إطلاقها، لا يمكن بشكل عام تعديل كودها لسد الثغرات الأمنية، مما يتركها في خطر دائم إذا لم يتم تطويرها بأقصى دقة.

كيف يعمل التحقق الرسمي للعقود الذكية؟

المصدر: Certik

العملية تشمل:

• تحديد المواصفات والخصائص المطلوبة للعقد باستخدام لغة رسمية.
• ترجمة كود العقد إلى تمثيل رسمي، مثل النماذج الرياضية أو التعبيرات المنطقية.
• يتم استخدام أدوات إثبات المبرهنات الآلية أو فحص النماذج لتأكيد صحة مواصفات العقد وخصائصه.
• كرر عملية التحقق بشكل تدريجي لتحديد وتصحيح الأخطاء أو الانحرافات عن الخصائص المقصودة.

ميزات رئيسية للعقود الذكية

مصدر:Certik

اعتبر العقود الذكية كاتفاقات محفورة في الحجر بمجرد إنشائها، لا يمكن تعديلها. تعمل هذه العقود على سجل البلوكشين الذي لا يمكن تغييره، وتفرض تلقائيًا الشروط دون الحاجة إلى وسطاء، مما يسرع عمليات التداول ويخفض التكاليف. تعزز هذه الطبيعة الثابتة الأمان وتقوم بتلقيم مراقبة السيطرة، مما يقلل بشكل كبير من فرص الاحتيال والفساد.

لماذا التحقق الرسمي من العقود الذكية مهم؟

تلعب المنطق الرياضي دورًا حاسمًا في ضمان أن العقود الذكية الموثقة رسميًا خالية من الأخطاء والثغرات والسلوكيات غير المتوقعة. يعزز هذا العملية الصارمة الثقة في العقد نظرًا لأن خصائصه تم التحقق منها بدقة.

تبرز أمثلة التحقق الناجحة للعقود الذكية أهميتها في منع الخسائر المالية الكبيرة.

Uniswap

على سبيل المثال، خضع Uniswap، وهو صانع سوق آلي معروف (AMM)، للتحقق الرسمي خلال تطوير عقده الذكي V1، الذي كشف وأصلح أخطاء التقريب.التي يمكن أن تستنزف الأموال.

Balancer

بالمثل، استفاد بالانسر V2، وهو آخر AMM، من التحقق الرسمي الذي اكتشفحساب الرسوم غير الصحيحذات صلة بالقروض السريعة، ومنع السرقة المحتملة.

SafeMoon

كان لدى SafeMoon V1 خطأ طفيفتم التعرف عليه من خلال التحقق الرسمي بعد النشر. هذا الخطأ سمح للمالك بالتنازل عن الملكية واستعادتها في ظروف معينة، وهو تفصيل أغفل معظم الفحوص اليدوية بسبب تعقيده. قدرة التحقق الرسمي على تحليل تركيبات محددة من قيم المتغيرات تجعله أداة فعالة لاكتشاف المشاكل التي قد يغفل عنها المدققون البشر.

كيف تعمل التحقق الرسمي والتدقيق اليدوي معًا

يقدم التحقق الرسمي طريقة منهجية وآلية للتحقق من منطق وسلوك عقد ذكي مقابل الخصائص المقصودة له. يبسط هذا النهج تحديد الأخطاء أو الأخطاء المحتملة وإصلاحها ، وخاصة المسائل المعقدة التي قد يتجاوزها التفتيش اليدوي.

من ناحية أخرى ، ينطوي التدقيق اليدوي على مراجعة متأنية لشفرة العقد وتصميمه ونشره من قبل خبير. يستفيد المدقق من خبرته لتحديد المخاطر الأمنية وتقييم وضع الأمان العام للعقد. يمكنهم أيضًا التحقق من صحة عملية التحقق الرسمي وتحديد المشاكل التي قد يفوتها الأدوات الآلية. يخلق الجمع بين التحقق الرسمي والتدقيق اليدوي تقييمًا شاملاً للأمان ، مما يزيد من احتمالية اكتشاف الثغرات وحلها ، وإنشاء استراتيجية دفاع قوية تستغل قوة الخبرة البشرية والتحليل الآلي.

مزايا وعيوب العقود الذكية

المصدر: Blockonomi

العقود الذكية ليست مثالية، ولكن مزاياها تفوق بكثير العيوب. تبسيط المعاملات المعقدة، وتوفير الوقت والمال وتعزيز الشفافية وتقليل النزاعات. نظرًا لأنها تعمل بناءً على الشفرة، فإنها تقلل من الأخطاء البشرية. أما أمانها فهو قوي بفضل الحماية التشفيرية. ومع ذلك، يمكن أن تكون العقود الذكية غير مرنة وتواجه صعوبة في التكيف مع المواقف غير المتوقعة. بالإضافة إلى ذلك، يتطلب إعدادها مهارات ترميز متخصصة، مما قد يكون عائقًا لبعض الأشخاص. على الرغم من هذه التحديات، تعد العقود الذكية تحولًا في الصناعات.

مزايا العقود الذكية

• تحسين الكفاءة من خلال توتير المهام، وتوفير الوقت والمال.
• زيادة الشفافية من خلال منح جميع الأطراف الوصول إلى نفس المعلومات، مما يقلل من النزاعات.
• تقليل الأخطاء عن طريق الاعتماد على الشفرة، مما يقضي على الخطأ البشري.
• تعزيز الأمان بحمايات تشفيرية، مما يجعل التلاعب صعباً.

عيوب العقود الذكية

• نقص المرونة في التكيف مع الحالات غير المتوقعة بسبب طبيعتها الصلبة.
• تتطلب معرفة برمجية متخصصة، مما يقيد انتشارها على نطاق واسع.

أدوات التحقق الرسمي لعقود الذكاء الاصطناعي في إثيريوم

المصدر: Calibraint

لغات المواصفات لإنشاء مواصفات رسمية

• Act: يمكن لـ Act للمستخدمين تحديد تحديثات التخزين، والشروط السابقة واللاحقة، والشروط العقدية. تتضمن مجموعة أدواتها خلفيات دليل يمكنها التحقق من خصائص مختلفة باستخدام Coq، محللات الحل SMT، أو hevm.

GitHub

التوثيق

• Scribble: يحول Scribble تعليقات الكود المكتوبة بلغته المحددة إلى تأكيدات محددة تتحقق من المواصفات.

التوثيق

• Dafny: دافني هي لغة برمجة مصممة للتحقق، باستخدام تعليقات عالية المستوى للمساعدة في التفكير وتأكيد صحة الكود.

GitHub

برامج التحقق للتحقق من الصحة

• Certora Prover: Certora Prover هو أداة التحقق الرسمي التلقائي التي تحقق من صحة أكواد العقود الذكية. يتم إنشاء المواصفات باستخدام لغة التحقق Certora (CVL)، ويكتشف انتهاكات الخصائص من خلال مزيج من التحليل الثابت وتقنيات حل القيود.

موقع الويب

الوثائق

• مدقق Solidity SMT: مدقق SMT لـ Solidity هو مدقق نموذج متكامل يستخدم حل النظريات المرضية (SMT) وحل Horn. يتحقق مما إذا كانت كود المصدر لعقد محدد يتماشى مع المواصفات أثناء التجميع ويتحقق من انتهاكات خصائص السلامة.

GitHub

• Solc-verify: Solc-verify هو إصدار محسّن من مترجم Solidity الذي يمكّن التحقق الرسمي التلقائي للشفرة Solidity من خلال التعليقات والتحقق البرمجي الم modulare.

GitHub

• KEVM: يمثل KEVM رسمياً آلة الحاسب الظاهرية لإيثيريوم(EVM)تم إنشاؤها باستخدام إطار K. يمكن تنفيذها ويمكن التحقق من مطالب معينة تتعلق بالخصائص من خلال منطق الوصول.

GitHub

التوثيق

الأطر اللوجيكية لإثبات النظرية

• إيزابيل: إيزابيل / HOL هو مساعد في الإثبات يساعد المستخدمين على التعبير عن الصيغ الرياضية في لغة رسمية ويوفر أدوات لإثباتها. الاستخدام الأساسي له هو تشكيل الأدلة الرياضية ، خاصة للتحقق من صحة الأجهزة والبرمجيات وخصائص لغات البرمجة والبروتوكولات.

GitHub

وثائق

• Coq - كوك هو أداة إثبات نظرية تفاعلية تسمح لك بتعريف البرامج مع الوثائق وإنشاء أدلة متحققة من صحتها آلياً من خلال عملية تفاعلية.

GitHub

التوثيق

أدوات قائمة على التنفيذ الرمزي لاكتشاف أنماط الضعف في العقود الذكية

• Manticore - أداة تحليل برمجيات تنفيذ EVM باستخدام التنفيذ الرمزي.

GitHub

وثائق

• Hevm - hevm هو محرك تنفيذ رمزي يتحقق من مكافأة EVM المكافأة.

GitHub

• أداة Mythril - أداة تنفيذ رمزية تستخدم للعثور على الثغرات في العقود الذكية في إيثريوم.

غيت هاب

الوثائق

استنتاج

لحماية العقود الذكية، فإن الجمع بين التحقق الرسمي والتدقيق اليدوي ضروري لتقييم أمانها بشكل شامل. على الرغم من أن التحقق الرسمي قد يتطلب موارد كبيرة، إلا أنها استثمار قيم للعقود التي تنطوي على مخاطر عالية أو مصالح كبيرة. العقود الذكية ليست مجرد مفهوم عصري؛ بل إنها تحول عمليات الأعمال العالمية، وعلى الرغم من التحديات التي تواجهها، فإن قدرتها الفريدة على زيادة الكفاءة وتقليل الأخطاء وتعزيز الأمان لا يمكن تجاهلها. تحمل العقود الذكية إمكانات هائلة لتبسيط العمليات وتعزيز الثقة في المعاملات الرقمية. وعلى هذا الأساس، فإن المنظمات التي تعتمد هذه التكنولوجيا اليوم ستكون مستعدة للتفوق في مستقبل يولي الشفافية والموثوقية أولوية.