隱私技術項目路在何方？-ODAILY_Phala

主持人：王航，《金色深核》欄目策劃人

嘉賓：

林煌，SuterusuCTO

謝翔，PlatON算法科學家

尹航，PhalaNetworkCTO

Q1：首先我們先做兩個假設，假設1假設我們要解決多公司之間數據需要保密且共同使用的問題，三個技術路線如何去做？假設2如果我們需要讓搜狗輸入法不獲取任何用戶隱私，且能實現和現在同樣的功能，如何去做？去年Maskbook火了一下，各位如何看待這種“輕模式”的隱私應用？

隱私保護有很多種技術，每一種都有它適用的范圍。所以我想首先提出一個簡易的框架，對具體的問題做一個分類。

第一種最簡單的情況，參與合作的人互相可以分享數據，不希望被他人看到，也不需要向他人展示任何信息，這種情況下其實只要用普通加密就可以了。

第二種情況，參與合作的人互相可以分享數據，他們不希望他人看到他們之間分享的數據，但希望展示數據的一些特征。這種情況零知識證明可以解決問題。

舉個例子，Zcash轉賬的時候，收發人之間是知道轉賬金額的，但他們不希望別人知道這個金額。于此同時，為了確保交易是合法的，還需要向網絡證明這筆錢的確是存在，沒花過。

第三種情況更復雜，參與的人之間不愿意分享數據，更不愿意他人看到數據，但希望展示數據的一些特征。這種情況描述的就是經典的安全多方計算問題了，TEE和MPC可以解決這類問題。

實際上很多場景都符合這種情況。舉個例子，幾家互聯網廣告公司，各自擁有一些用戶行為數據。他們如果把數據整合起來，廣告準確度會大幅提高，但這些業務數據非常敏感，不可能互相分享。這個時候就需要一種技術，“參與的人之間不愿意分享數據”，但又希望可以使用多方的數據進行計算。總結一下：

多家Web3隱私技術公司發起成立通用隱私聯盟，還將設立UPA法律辯護基金:10月13日消息，多家Web3隱私技術公司在以太坊開發者大會DevCon發起成立通用隱私聯盟Universal Privacy Alliance（UPA），這些Web3公司包括Nym、p0xeidon labs(Manta Network)、Orchid、Secret Network（SCRT Labs）和Oasis Network（Oasis Foundation）等。該聯盟將設立UPA法律辯護基金，以捍衛構建和使用全棧隱私工具的權力。[2022/10/13 10:33:11]

成員可以共享數據、不需要對外公開信息時，普通加密即可。成員間可以共享數據、需要公開數據特征時，可以采用零知識證明。成員間不能共享數據、需要公開數據特征時，可以采用TEE、MPC。

回到主持人的問題上來。第一個問題，多公司之間的數據聯合使用，就考慮公司之間是否愿意共享數據，如果愿意，零知識證明是可選方案，否則就需要TEE或MPC。

第二個問題，如何實現一個搜狗輸入法且保護隱私。輸入法的體驗提升來自于兩種數據：大量新鮮的語料、用戶的私人習慣。

在這個場景下，用戶與用戶間、用戶與搜狗間互相不愿意共享數據，且希望利用各方的數據改善算法模型。所以這是一個安全多方計算的問題，可以采用TEE和MPC解決

然而這個問題有趣的一點在于，其實對于保密性稍作讓步，就可以巧妙的采用更低成本的方式解決。

算法模型是訓練而來的，但更新模型的過程不一定需要原始數據。換句話說，我們把用戶數據做一系列的變換，讓他不再包含隱私數據，但又可以更新模型，這其實是有可能的。這種算法就叫聯邦學習，是針對深度學習的隱私保護方案。在這種算法下，模型與更新數據可以完全公開。其中更新數據的變換步驟，可以采用數學方法或TEE、MPC。

Hasu：Tornado Cash事件表明最好的隱私技術一直建立在以太坊上:8月10日消息，Flashbots戰略主管Hasu在社交媒體上發文表示，對 Tornado Cash 的打壓表明最具顛覆性和可擴展性的隱私技術長期建立在以太坊之上。Tornado Cash的私密性比任何比特幣混合器都要高幾個數量級，因為更多流動性意味著更大的匿名性。雖然當所有存款都被列入黑名單時，這也無濟于事，不過任何混合器都可能發生這種情況。[2022/8/10 12:16:14]

再說回來輕模式。“輕模式”很好啊，用最直接的方法，解決最迫切的問題，才能抓住用戶。我認為漸進式的發展是一個普遍規律，不僅是隱私保護，整個互聯網行業都是如此。

區塊鏈從業者一定要認清現實，現在我們還處于區塊鏈、Web3.0的早期，甚至門都沒入，習慣了Web2.0體驗的用戶不可能一夜之間遷移到Web3.0。

隱私保護也是一樣，我們有了最先進的技術，但為了發揮出技術的威力，還是要回到產品作為切入點。Maskbook就是一個不錯的切入點，從用戶一端，引導Web2.0用戶融入Web3.0生態。我個人認為，從公司一端也可以入手，逐漸打開隱私保護的市場。等到用戶普遍上車了，更重、更徹底的方案就可以開始大展身手了。

Q2:對于加密貨幣來說，兩個重要的過程是交易隱私和密碼管理，三位嘉賓的項目怎樣實現這兩個過程的？三位如何理解“DID在隱私應用的重要性”？

零知識證明的主打功能就是隱私交易，而PhalaNetwork則融合TEE與區塊鏈的優勢，實現了能夠數據保密的通用智能合約，破除智能合約一切數據必須公開的限制。

具體來講，TEE是CPU內保密合約的執行單元，保密合約運行在CPU內的特殊黑箱——安全區，合約的執行與操作系統甚至外部硬件完全隔離，保證數據對外不可見，因此交易隱私得以保證。

王純：比特幣隱私技術應用和以太坊2.0是未來技術創新的重要看點:在魚池直播間比特幣十二周年專場中，F2Pool魚池聯合創始人王純表示，十二年來比特幣迎來了更加廣泛的認可，未來，比特幣在fungibility等隱私方面的技術進步將促進其長期價值提升，隱私方面已經有完成的提案，希望能夠逐一落地。除了比特幣之外，以太坊2.0的發展也十分值得關注，許多技術創新正在積極準備之中，以太坊2.0具有大規模創新的前景。[2020/11/3 11:33:32]

密鑰的管理也是一個很有趣的問題，密鑰就等同于區塊鏈上一切資產的所有權，因此目前的區塊鏈上，密鑰必須由用戶妥善保管，否則就可能丟失資產。智能合約可以用于靈活設定權限，但由于公開的特性，并不能替用戶保管密鑰。

但有了保密智能合約就不一樣了，用戶完全可以把密鑰保存在合約中，利用合約靈活的驗證用戶身份后再釋放密鑰，而不必擔心密鑰丟失。

可以在合約中管理密鑰的另一個好處就是，跨鏈資產管理會變得非常簡單，例如，我可以在合約中保存比特幣私鑰，允許以合約的身份收發比特幣，另辟蹊徑實現比特幣的跨鏈智能合約。

我們最早推出的基于Phala的一個應用叫做pLIBRA，就是利用TEE保管密鑰，實現Libra的跨鏈。

再說回DID。DID和隱私保護是不可拆分的。DID就是鏈上的身份證，我相信不會有人愿意把自己的身份證公開給全世界看。因此，只要使用身份信息的地方，就一定需要隱私保護。

隱私保護技術可以是多樣的，例如零知識證明可以用來創建臨時身份，而在Phala，我們即將上線的項目Web3Analytics，則會利用TEE在各個DID關聯的數據上進行聯合分析，得出有價值的分析結果。

DID做到比較好的程度就是半去中心化，利用中心化機構解決鏈上鏈下的身份的關聯，但又可以利用隱私保護技術，實現匿名的臨時身份功能。

以太坊隱私技術解決方案AZTEC公開新技術ZK2 Rollup:以太坊隱私技術解決方案AZTEC已公開ZK2 Rollup技術，該技術結合提升交易吞吐量的以太坊擴容解決方案ZK Rollup和提升每筆交易隱私特性的零知識證明技術ZK-SNARKs，旨在減少以太坊網絡中隱私交易成本并構建一個高速隱私網絡。目前，開發人員可以使用Privacy SDK將隱私支付集成到DApp上，新技術將支持以下三種隱私：賬戶余額隱私：產/運行隱藏交易金額；用戶隱私（即將推出）：隱藏“付款人”和“接收人”信息；代碼隱私：隱藏正在花費的資的代碼信息。（Medium）[2020/3/30]

Q3：TEE應用的背景條件有一些“困境”，除英特爾外其他廠商不夠標準化，英特爾雖然有tee標準，但標準不明確，移動端的硬件也存在尷尬現狀，尤其是手機廠商的TEE不能通用，移動端沒有可用開放的設備，這樣的現狀給行業內的創業者留了機會和挑戰？

首先普及一個背景知識：TEE是2010年GlobalPlatform頒布的一整套TEE系統體系標準標準，并不是由英特爾一家制定的。王航分享了我們之前寫過一篇TEE的起源故事，感興趣朋友可以看下。

許多商業或者開源產品一般都會參考這套TEE規范，并按照其定義的各種功能接口進行規范實現。其中大概定義的TEE標準特征是：

軟硬件協同的安全機制：隔離是其本質屬性，隔離可以是通過軟件，也可以是硬件實現，更多的軟件、硬件、IP、總線一體的安全機制

算力共享：能使用CPU的同等算力、硬件資源

開放性：有對應的REE側，才有TEE的必要性，只有在開放性中才需要可信執行環境的保護

除了英特爾的SGX，還有AMD的SEV與ARM的TrustZone等方案，只不過因為英特爾做的平臺既開放、又成熟，因此我們會選擇英特爾硬件作為第一批TEE。

動態 | 荷蘭ING銀行開發出一種比特幣“防彈”的隱私技術:據coindesk消息，荷蘭ING銀行的區塊鏈團隊正在測試一項名為“防彈”的隱私技術，該技術可隱藏比特幣交易的金額。ING區塊鏈項目全球主管Mariana表示，防彈證明的速度比其他證明大約快十倍。[2019/4/15]

為了避免礦工作惡，區塊鏈網絡的特性就體現出來了：需要網絡來驗證CPU交付的計算結果是可信的，PhalaNetwork做了一個事情，就是在簽名上做了抽象層，不完全依賴英特爾告訴我這個簽名是可信的。

程序結果是否是可信的，英特爾有一套遠程認證協議，我們只是兼容了這套協議，假設英特爾作惡、或硬件有漏洞，再或者有更多成熟的TEE協議出來，Phala網絡都可以兼容的很好。

可以想像一下，如果我們可以在區塊鏈上構造一個聯盟，為各種不同的廠商提供TEE的認證基礎設施，就可以進一步降低對廠商的信任依賴，這也是區塊鏈對TEE的一個互補吧！

Q4:GPU如果可以做TEE，會如何？當算力越高，如何面對TEE中心化的問題？

先說結論，TEE算力越高對Phala越有利，而不會引發中心化的問題，這是TEE-區塊鏈混合架構的一種特點。背后的原因是Phala和當今區塊鏈原理上的根本差別。

比特幣和以太坊用區塊鏈來解決雙花問題，付出的代價就是需要在每個節點上運行昂貴的共識算法，達到所有節點狀態一致的效果，從而實現了“去信任化”。

而和這些鏈不同的是，Phala的去信任化通過可信硬件保證，讓硬件充當一個不可作惡的第三方，不僅可以實現去信任化，更實現了數據的保密。因此從技術上講，Phala的節點本質是“非拜占庭的”，無需通過昂貴的共識算法就可以保證合約的安全執行。

由于Phala礦工是非拜占庭的，就得到了一些非常實用的特性。

第一是合約級的并行，因為非拜占庭，我們不用通過每個節點共識一次實現去信任化，因此每一個合約只需要運行在最少一個礦工上，每個礦工僅負責運行自己的合約，不同的合約在全網并行執行。因而網絡的計算性能隨著礦工的增加線性增長，可以實現極高的性能。

簡單地講就是，礦工越多，吞吐量越大。

第二個是天生支持跨鏈，Phala的合約是并行執行的，因此我們利用區塊鏈與TEE互補，設計了一套合約之間的互操作協議，而這個互操作協議兼容Polkadot的XCMP，因此跨鏈調用與合約調用一樣簡單。

相信高性能和互操作是未來隱私保護技術大規模應用的基礎。

林煌：Phala的方案對TEE和區塊鏈隱私分別有什么補充？Phala與著名項目OasisLabs的區別是？Phala的最大特性可組合性是如何實現的？

顯然區塊鏈缺少的隱私能力，在TEE上可以輕易實現。但TEE如果沒有區塊鏈的幫助，很難解決一些固有的缺陷。

剛才提到，Phala的去信任化是通過可信硬件保證的，然而單獨的硬件解決不了兩個問題：可用性和狀態一致性。單獨的硬件，拔電源就不能提供服務了，惡意的服務商可以隨時終止服務，這就是不滿足可用性。第二，多個可信計算節點常常有交互的需求，然而并行計算的基礎告訴我們，代碼執行的先后順序不明往往會導致RaceCondition，在加密貨幣上即為雙花，這就不滿足狀態一致性。

因此，Phala最終采用了TEE-區塊鏈混合架構。我們把狀態數據加密存儲在鏈上，任何人無需許可就可以下載，利用共識算法，每個節點都能得到一致的狀態。

最典型的TEE-區塊鏈混合架構就是OasisLabs的Ekiden。但在我們早期調研時發現Ekiden缺少可組合性的基礎——互操作。

可組合性在實際的區塊鏈應用必不可少，是實現規模化網絡效應的基礎。

舉個實際的例子感受一下，在以太坊排名前10的合約中80%都用到了合約間的組合與交互。同樣地，Phala上的數據交易協議也需要與鏈上應用和服務，包括去中心化存儲、DeFi等基礎設施相互組合。

為了實現可組合性，PhalaNetwork引入了獨特的分層與事件溯源機制，簡單而言，Phala把合約的讀寫兩類操作分離，寫操作在鏈上排序，從而杜絕了RaceCondition，同時實現了TEE間的共享安全性。允許合約之間、甚至是與外部區塊鏈之間得以互操作。

所以我們認為TEE和區塊鏈的互補必不可少，而Phala也是通過對這個架構的改進，實現了OasisLabs缺少的可組合性。

Q5:現在對計算開銷和存儲開銷大多都是預設，如果利用鏈來實現應用，三個項目都區域基礎技術，那怎樣判斷需要一條什么樣的區塊鏈，輸出能力、算力多少可行？幾位嘉賓認為是保護區塊鏈鏈上的隱私更重要，還是保護鏈下的隱私更重要？

我認為大規模應用下，大量的數據是不能直接上鏈的，因為目前的區塊鏈并不適合處理大量的數據是一個共識。所以在Phala所有的合約計算都在鏈下執行。之前提到，Phala的節點是非拜占庭的，和區塊鏈網絡相比，Phala的網絡更接近于節點之間可互相信任的傳統分布式系統。

這樣帶來的一個好處就是，傳統分布式系統中常用的大規模處理方式在Phala中可以照搬，大家熟悉的Mapreduce、Spark、甚至分布式數據庫，理論上都可以在Phala上實現。

分布式計算依賴一個重要的能力，就是橫向擴容，俗稱堆機器，大多數區塊鏈下每一個機器都進行同樣的計算，無法實現橫向擴容。Phala則不一樣，每個節點各自計算，互相平行。因此對于我們來說，算力越大，可以承載的應用規模就越大，這是滿足大規模應用的計算需求的唯一方法。

至于鏈上和鏈下的隱私保護，我認為重要性是一樣的。目前鏈上的隱私相對成熟一些，只不過目前全世界的數據，可以說接近100%都在鏈下，所以很明顯，這是一個潛力巨大的市場，不會有人放棄。

Q6:三位嘉賓的項目都使用了零知識證明，除此之外三個技術的相互組合性如何？可以促成什么方案，各位可以暢想一下？

三位嘉賓的項目都使用了零知識證明，除此之外三個技術的相互組合性如何？可以促成什么方案，各位可以暢想一下？

密碼學技術的代價是高昂的計算成本。例如剛才謝翔博士提到過，MPC可以支持兩三方的機器學習模型訓練。而對于某些更通用的計算問題，計算成本可能是原生的百萬倍。

這也是為什么我們與OasisLabs都不約而同的采用了TEE的主要原因。

TEE可以實現通用多方計算的能力，而且成本很低，大概成本只是原生的1.5-2倍。因此在不追求絕對的理論完備性的情況下，不失為密碼學方案的一個補充。可以承載99%我們日常生活中的實際應用。

舉個實際的例子。我們目前的一個方向是隱私數據的收集與管理，其中身份與密鑰保密通過ZPK與MPC實現。而我們面向的普通的Web與移動應用，每天可以產生以TB計的海量數據，如此大規模的數據，MPC的成本是不太現實的。因此TEE在我們的系統中承載了99%的功能，是最適合落地、最高效的方案。而MPC與ZKP也是系統中的重要部分，不可或缺。

結語by王航

關于隱私，關于區塊鏈應用，我們現在處于一個全力趟路的階段，很多解決方案和設計，都需要逐一實現，但在區塊鏈產業內的創業者們還是要做好持久戰的準備，現在區塊鏈的應用并不是業內競爭，與之相比的是整個互聯網的應用。各位“技術戰士”合力、加油。

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