Hack VC: Tổng quan chi tiết về bốn giải pháp bảo mật blockchain chính và các dự án liên quan

Tác giả: Duncan Nevada, Đối tác tại Hack VC; Dịch: Golden Finance xiaozou

Sổ cái được mã hóa minh bạch về cơ bản thay đổi cách chúng ta nhìn nhận các hệ thống tin cậy. Như người xưa vẫn nói: “không tin tưởng, hãy xác minh (chưa xác minh, không tin)”, và sự minh bạch cho phép chúng ta tin tưởng. Nếu mọi thứ đều mở, mọi gian lận đều có thể bị gắn cờ. Tuy nhiên, tính minh bạch này đã được chứng minh là một trong những hạn chế đối với khả năng sử dụng. Tất nhiên, một số thứ nên được công khai, chẳng hạn như các khu định cư, dự trữ, danh tiếng (và có lẽ cả danh tính), nhưng chúng tôi không muốn tất cả tình trạng tài chính và hồ sơ sức khỏe của mọi người đều được công khai cùng với thông tin cá nhân của họ.

1. Nhu cầu riêng tư của blockchain

Quyền riêng tư là quyền cơ bản của con người. Không có quyền riêng tư thì không có tự do và dân chủ.

Cũng giống như Internet thời kỳ đầu yêu cầu mã hóa (hoặc SSL) để kích hoạt thương mại điện tử an toàn và bảo vệ dữ liệu người dùng, chuỗi khối yêu cầu công nghệ bảo mật mạnh mẽ để phát huy hết tiềm năng của nó. SSL cho phép các trang web mã hóa dữ liệu trong quá trình truyền, đảm bảo rằng thông tin nhạy cảm như số thẻ tín dụng không thể bị các tác nhân độc hại chặn. Tương tự như vậy, blockchain yêu cầu các công nghệ bảo mật để bảo vệ chi tiết giao dịch và tương tác trong khi vẫn duy trì tính toàn vẹn và khả năng xác minh của hệ thống cơ bản.

Quyền riêng tư trên blockchain không chỉ có nghĩa là bảo vệ người dùng cá nhân mà còn quan trọng đối với việc áp dụng của doanh nghiệp, tuân thủ bảo vệ dữ liệu và mở khóa các không gian thiết kế mới. Không công ty nào trên thế giới muốn mọi nhân viên có thể xem được lương của người khác, và không công ty nào muốn đối thủ cạnh tranh biết cách xếp hạng những khách hàng có giá trị nhất và săn trộm họ. Ngoài ra, một số ngành nhất định như chăm sóc sức khỏe và tài chính có các yêu cầu quy định nghiêm ngặt về quyền riêng tư dữ liệu, những yêu cầu này phải được đáp ứng để các giải pháp blockchain trở thành một công cụ khả thi.

2. Bản đồ Công nghệ nâng cao quyền riêng tư (PET)

Với sự phát triển của hệ sinh thái blockchain, một số công nghệ PET quan trọng đã xuất hiện, mỗi công nghệ đều có những ưu điểm và ưu điểm riêng. và nhược điểm. Những công nghệ này—bằng chứng không kiến ​​thức (ZK), tính toán nhiều bên (MPC), mã hóa đồng hình hoàn toàn (FHE) và môi trường thực thi đáng tin cậy (TEE)—bao gồm sáu thuộc tính chính.

• Tính linh hoạt:Giải pháp áp dụng cho nhiều loại trường hợp sử dụng và tính toán dễ dàng.

• Khả năng kết hợp: Mức độ dễ dàng kết hợp công nghệ này với các công nghệ khác để giảm thiểu nhược điểm hoặc mở ra những không gian thiết kế mới.

• Hiệu quả tính toán: Hệ thống thực hiện các phép tính hiệu quả như thế nào.

• Hiệu quả mạng: Mức độ mở rộng của hệ thống khi quy mô người tham gia hoặc dữ liệu tăng lên.

• Mức độ phân cấp: Mô hình bảo mật được phân phối như thế nào.

• Chi phí: Chi phí thực tế của quyền riêng tư.

Giống như bộ ba bất khả thi của blockchain về khả năng mở rộng, bảo mật và phân cấp, việc đạt được tất cả sáu thuộc tính cùng một lúc là một thách thức. Tuy nhiên, những tiến bộ phát triển gần đây và các phương pháp tiếp cận kết hợp đang đẩy xa các giới hạn về khả năng, đưa chúng ta đến gần hơn với các giải pháp bảo mật toàn diện, hiệu suất cao, giá cả phải chăng.

Bây giờ chúng ta đã có bản đồ trong tay, hãy cùng nhìn tổng thể toàn cảnh và thảo luận về triển vọng tương lai của các công nghệ PET này.

3. Bản đồ cảnh quan PET

Tôi nghĩ mình cần thêm một số định nghĩa ở đây.

(1) Bằng chứng không có kiến ​​thức

Không có kiến ​​thức (ZK) là công nghệ cho phép xác minh rằng một phép tính đã thực sự xảy ra và đạt được kết quả mà không tiết lộ thông tin đầu vào.

• Tính linh hoạt:Trung bình. Các mạch có tính đặc thù cao cho ứng dụng nhưng yêu cầu các lớp trừu tượng dựa trên phần cứng như Ulvatana và Irreducible cũng như các trình thông dịch có mục đích chung như zkLLVM của Nil.

• Khả năng kết hợp:Trung bình. Nó hoạt động độc lập với một bộ định tuyến đáng tin cậy, nhưng bộ định tuyến phải xem tất cả dữ liệu thô trong quá trình thiết lập mạng.

• Hiệu suất tính toán: Trung bình. Khi các ứng dụng ZK thực sự như Leo Wallet xuất hiện trực tuyến, bằng chứng đang tăng lên theo cấp số nhân thông qua các hoạt động triển khai mới. Chúng tôi mong muốn tăng trưởng hơn nữa khi sự chấp nhận của khách hàng tăng lên.

• Hiệu quả mạng: Cao. Những tiến bộ gần đây trong Folding mang lại tiềm năng lớn cho việc song song hóa. Về cơ bản, việc gấp là một cách hiệu quả hơn để xây dựng các bằng chứng lặp lại, do đó việc phát triển và xây dựng nó có thể dựa trên công việc đã hoàn thành. Nexus là một dự án đáng được quan tâm.

• Mức độ phân cấp: Trung bình. Về lý thuyết, bằng chứng có thể được tạo ra trên bất kỳ phần cứng nào, nhưng trên thực tế, GPU được ưu tiên hơn. Mặc dù phần cứng ngày càng trở nên thống nhất hơn, nhưng ở cấp độ kinh tế, có thể đạt được sự phân cấp hơn nữa thông qua AVS (chẳng hạn như Aligned Layer). Đầu vào chỉ ở chế độ riêng tư khi được sử dụng cùng với các công nghệ khác (xem bên dưới để biết chi tiết).

• Chi phí:Trung bình. Chi phí triển khai ban đầu của việc thiết kế và tối ưu hóa mạch rất cao. Chi phí vận hành vừa phải, chi phí tạo bằng chứng tương đối cao nhưng hiệu quả xác minh cũng cao. Một yếu tố quan trọng góp phần vào cấu trúc chi phí này là việc lưu trữ bằng chứng trên Ethereum, nhưng điều này có thể được giảm thiểu thông qua các phương pháp khác, chẳng hạn như sử dụng lớp sẵn có của dữ liệu như EigenDA hoặc AVS.

Lấy "Dune" làm ví dụ: Hãy tưởng tượng Stilgar cần chứng minh cho Công tước Leto rằng anh ta biết vị trí của một cánh đồng gia vị, nhưng không muốn tiết lộ chính xác vị trí. Stilgar đưa Leto bị bịt mắt vào một con chim ăn thịt, bay lượn trên cánh đồng gia vị cho đến khi mùi quế tràn ngập khắp căn nhà, rồi anh đưa Leto trở lại Arrakeen. Leto bây giờ biết rằng Stilgar có thể tìm thấy gia vị, nhưng anh ấy không biết làm cách nào để đến được đó.

(2) Tính toán nhiều bên

Tính toán nhiều bên (MPC) có nghĩa là nhiều bên có thể cùng nhau tính toán kết quả mà không tiết lộ thông tin đầu vào của họ cho nhau.

• Tính linh hoạt:Cao. Do các đặc điểm đặc biệt của MPC (chẳng hạn như chia sẻ bí mật, v.v.).

• Khả năng kết hợp:Trung bình. MPC là an toàn, nhưng khả năng kết hợp giảm theo độ phức tạp, điều này gây ra chi phí mạng theo cấp số nhân. Tuy nhiên, MPC có khả năng xử lý đầu vào riêng tư từ nhiều người dùng trong cùng một phép tính, đây là trường hợp sử dụng khá phổ biến.

• Hiệu suất tính toán: Trung bình.

• Hiệu suất mạng: Thấp. Số lượng người tham gia tỷ lệ thuận với bình phương số lượng kết nối mạng phải được thực hiện. Các dự án như Nillion đang nỗ lực giải quyết vấn đề này. Xóa mã hóa/mã Reed-Solomon—hoặc lỏng lẻo hơn là chia dữ liệu thành các phân đoạn rồi lưu các phân đoạn đó—cũng có thể được sử dụng để giảm lỗi, mặc dù đó không phải là công nghệ MPC truyền thống.

• Sự phân cấp: Cao. Nhưng cũng có thể các diễn viên thông đồng, gây nguy hiểm cho sự an toàn.

• Chi phí:Cao. Chi phí thực hiện ở mức trung bình đến cao. Chi phí vận hành cao do chi phí liên lạc và yêu cầu tính toán.

Lấy "Dune" làm ví dụ: hãy xem xét rằng các gia đình lớn ở Landsraad đảm bảo rằng họ có đủ gia vị dự trữ để có thể giúp đỡ lẫn nhau, nhưng họ làm vậy không muốn tiết lộ thông tin cụ thể về dự trữ cá nhân của mình. Ngôi nhà đầu tiên có thể gửi tin nhắn đến ngôi nhà thứ hai để thêm một số lượng lớn ngẫu nhiên vào nguồn dự trữ thực tế của họ. Sau đó, công ty thứ hai sẽ cộng thêm số tiền dự trữ thực tế của họ, v.v. Khi nhà đầu tiên nhận được tổng số cuối cùng thì chỉ cần trừ đi số ngẫu nhiên lớn mà họ đã thêm trước đó để biết tổng lượng gia vị dự trữ thực tế.

(3) Mã hóa hoàn toàn đồng hình

Mã hóa hoàn toàn đồng hình (FHE) cho phép thực hiện các phép tính trên dữ liệu được mã hóa mà không cần giải mã trước.

• Tính linh hoạt:Cao.

• Khả năng kết hợp: Dữ liệu đầu vào của một người dùng có khả năng kết hợp cao. Phải được kết hợp với các công nghệ đầu vào bảo mật nhiều người dùng khác.

• Hiệu suất tính toán: Thấp. Nhưng với sự tối ưu hóa nhất quán từ lớp toán học đến lớp phần cứng, đây sẽ là một tiềm năng rất lớn để khai thác. Zama và Fhenix đã làm được rất nhiều việc tuyệt vời về vấn đề này.

• Hiệu quả mạng: Cao.

• Sự phân cấp:Thấp. Một phần là do yêu cầu tính toán và độ phức tạp, nhưng khi công nghệ tiến bộ, mức độ phân cấp của FHE có thể đạt đến mức ZK.

• Chi phí: Rất cao. Chi phí triển khai cao do mã hóa phức tạp và yêu cầu phần cứng nghiêm ngặt. Do khối lượng tính toán lớn nên chi phí vận hành cao.

Lấy Dune làm ví dụ: hãy tưởng tượng một thiết bị tương tự như Holtzmann Shield nhưng dành cho các con số. Bạn nhập dữ liệu kỹ thuật số vào tấm khiên này, kích hoạt nó và sau đó giao nó cho Mentat. Mentat này có thể được tính toán mà không cần nhìn thấy các con số bị che. Sau khi tính toán xong, họ sẽ trả lại chiếc khiên cho bạn. Chỉ có bạn mới có thể khôi phục tấm khiên và xem kết quả.

(4) Môi trường thực thi đáng tin cậy

Môi trường thực thi đáng tin cậy (TEE) là một vùng hoặc khu vực an toàn bên trong bộ xử lý máy tính, tách biệt với phần còn lại của hệ thống, trong đó Thực hiện nhạy cảm hoạt động. TEE độc đáo ở chỗ chúng dựa vào silicon và kim loại hơn là đa thức và đường cong. Vì vậy, mặc dù ngày nay chúng có thể là một công nghệ mạnh mẽ nhưng về mặt lý thuyết, chúng sẽ được tối ưu hóa chậm hơn do những hạn chế của phần cứng đắt tiền.

• Tính linh hoạt:Trung bình.

• Khả năng kết hợp: Cao. Tuy nhiên, nó kém an toàn hơn do có thể bị tấn công kênh bên.

• Hiệu quả tính toán: Cao. Đạt đến hiệu quả phía máy chủ, đến mức dòng chipset H100 mới nhất của Nvidia được trang bị TEE.

• Hiệu quả mạng: Cao.

• Sự phân cấp:Thấp. Nhưng bị giới hạn ở các chipset cụ thể, chẳng hạn như SGX của Intel, có nghĩa là nó dễ bị tấn công kênh bên.

• Chi phí:Thấp. Chi phí triển khai sẽ thấp hơn nếu sử dụng phần cứng TEE hiện có. Chi phí vận hành thấp hơn do hiệu suất gần như nguyên bản.

Lấy "Dune" làm ví dụ: hãy tưởng tượng cabin Heighliner của Hiệp hội Hàng không Vũ trụ. Ngay cả người điều hướng của bang hội cũng không thể nhìn thấy hoặc can thiệp vào những gì đang diễn ra bên trong khi sử dụng. Người điều hướng vào cabin, thực hiện các phép tính phức tạp cần thiết để thu gọn không gian và chính cabin đảm bảo rằng mọi thứ diễn ra bên trong đều riêng tư và an toàn. Guild cung cấp, bảo trì cabin và đảm bảo an toàn cho nó, nhưng họ không thể nhìn thấy hoặc can thiệp vào công việc của hoa tiêu trong cabin.

4. Các trường hợp sử dụng thực tế

Có thể thay vì cạnh tranh với những gã khổng lồ về gia vị, chúng ta chỉ cần đảm bảo rằng dữ liệu đặc quyền như các loại gia vị chính vẫn được giữ nguyên đặc quyền. Trong thế giới thực của chúng ta, một số trường hợp sử dụng thực tế cho từng công nghệ như sau.

ZK rất phù hợp khi chúng ta cần xác minh rằng một quy trình nhất định có tạo ra kết quả chính xác hay không. Đó là một công nghệ bảo mật tuyệt vời khi kết hợp với các công nghệ khác, nhưng nếu chỉ sử dụng riêng sẽ làm mất đi sự tin cậy và gần giống với công nghệ nén hơn. Thông thường, chúng tôi sử dụng điều này để xác minh rằng hai trạng thái giống nhau (tức là trạng thái L2 "không nén" và tiêu đề khối được xuất bản lên L1 hoặc để chứng minh rằng người dùng trên 18 tuổi mà không tiết lộ bất kỳ thông tin nhận dạng cá nhân thực tế nào về người dùng) .

MPC thường được sử dụng để quản lý khóa, khóa riêng hoặc khóa giải mã được sử dụng cùng với các kỹ thuật khác, nhưng nó cũng được sử dụng để tạo số ngẫu nhiên phân tán, hoạt động điện toán riêng (nhỏ hơn) và tổng hợp oracle. Về cơ bản, bất kỳ phương pháp nào thực hiện tính toán dựa trên tổng hợp nhẹ bằng cách sử dụng nhiều bên mà không thông đồng với nhau đều phù hợp với MPC.

Khi cần thực hiện các phép tính chung đơn giản mà không cần máy tính xem dữ liệu (chẳng hạn như điểm tín dụng, trò chơi hợp đồng thông minh mafia hoặc đặt hàng giao dịch trong mempool mà không tiết lộ nội dung giao dịch), FHE là một lựa chọn tốt.

Cuối cùng, nếu bạn sẵn sàng tin tưởng vào phần cứng, TEE rất phù hợp cho những hoạt động phức tạp hơn. Ví dụ, đây là giải pháp khả thi duy nhất cho các mô hình quỹ cổ phần tư nhân (LLM tồn tại trong các cơ quan doanh nghiệp hoặc tài chính/chăm sóc sức khỏe/an ninh quốc gia). Sự đánh đổi liên quan là do TEE là giải pháp dựa trên phần cứng duy nhất nên về lý thuyết việc cải thiện những thiếu sót sẽ chậm hơn và đắt hơn các công nghệ khác.

5. Các giải pháp khác

Rõ ràng là không có giải pháp nào hoàn hảo và khó có khả năng một công nghệ sẽ phát triển thành một giải pháp hoàn hảo. Các giải pháp kết hợp rất thú vị vì chúng tận dụng những ưu điểm của một phương pháp để giảm thiểu những nhược điểm của phương pháp khác. Bảng dưới đây cho thấy một số không gian thiết kế mới có thể được mở khóa bằng cách kết hợp các phương pháp khác nhau. Cách tiếp cận thực tế hoàn toàn khác (ví dụ: kết hợp ZK và FHE có thể yêu cầu tìm các tham số đường cong chính xác, trong khi kết hợp MPC và ZK có thể yêu cầu tìm một loại tham số cài đặt nhất định để giảm thời gian RTT mạng cuối cùng.

Tóm lại, một kế hoạch bảo mật chung có hiệu suất cao có thể Mở khóa vô số ứng dụng từ chơi game, quản trị, vòng đời giao dịch công bằng hơn, xác thực danh tính, dịch vụ phi tài chính, cộng tác và phối hợp. Điều này phần nào giải thích tại sao chúng tôi thấy Nillion, Lit Protocol và Zama rất hấp dẫn. h2>6. Kết luận

Tóm lại, chúng tôi thấy tiềm năng rất lớn, nhưng chúng tôi vẫn đang trong giai đoạn đầu khám phá các khả năng của từng công nghệ riêng lẻ, nhưng công nghệ đặt cược vẫn là một lĩnh vực cần khám phá. sẽ được điều chỉnh cho phù hợp với lĩnh vực này và từ góc độ ngành, chúng tôi vẫn còn nhiều việc phải làm