ARGUZZ: Testing zkVMs for Soundness and Completeness Bugs

ZKVM（零知識虛擬機）正快速成為區塊鏈基礎設施的核心組件，尤其在以太坊 L1 的未來架構中扮演關鍵角色。然而，為了追求執行效率而不斷進行的底層優化，也使 ZKVM 成為漏洞滋生的溫床。研究團隊（與 Christophe、Maria 合作）指出，ZKVM 的漏洞主要分為兩類：健全性錯誤（ZKVM 接受本應被拒絕的無效執行，攻擊者可藉此偽造合法證明）以及完整性錯誤（ZKVM 拒絕本應接受的有效執行，導致正常交易無法被處理）。這兩類問題不僅威脅系統正確性，更可能對在 ZKVM 上構建應用的開發者造成財務與聲譽雙重打擊。

為了系統性地偵測這些問題，研究團隊開發了 Argus——業界首個能同時發現健全性與完整性錯誤的 ZKVM 模糊測試工具。Argus 的核心流程如下：首先自動生成一段帶有預期輸出 E 的 Rust 程式 R，接著透過輸入生成器為其產生多樣化的測試輸入，然後在目標 ZKVM 上實際執行。若 ZKVM 在執行或驗證過程中崩潰，即為完整性錯誤；若執行後產生的輸出 O 與預期 E 不一致，則為健全性錯誤。這個管線本身已能涵蓋大多數場景。

然而，最難捕捉的是「無聲漏洞」——驗證器沒有報錯、輸出看似正常，但底層的零知識證明實際上是偽造的。為此，Argus 引入了第二個核心創新：對抗性 ZKVM。研究人員刻意修改（patch）現有的 ZKVM，讓它在執行過程中注入細微錯誤，從而生成結構上無效的證明。接著，將這個無效證明交給正常的驗證器審查——若驗證器不但沒有拒絕，還讓輸出與預期不符悄悄通過，即揭露出一個無聲的健全性漏洞。正是透過這個機制，團隊成功找到並回報了三個此類危險漏洞。

目前 Argus 已支援六種主流 ZKVM，並在其中三種中發現共 11 個嚴重漏洞，部分已獲得漏洞賞金。Argus 建立在前作電路模糊測試器 circus 的基礎之上，後者針對 Circum、Noir 等電路語言，已在四個系統中發現 20 個漏洞，相關研究已發表於頂級安全學術會議 CCS，並在 Defcon 公開演講。