隱私技術項目路在何方？-ODAILY_ALA:PHA

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：

比特幣隱私技術CoinSwap完成首次代幣交易測試:12月9日，比特幣隱私技術Chris Belcher開發者宣布，比特幣隱私技術CoinSwap已在測試網上完成首次代幣交易測試。[2020/12/9 14:44:31]

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。

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。

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]

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。

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。

動態 | 德勤在其企業區塊鏈產品中增加了零知識證明隱私技術:據Coindesk消息，專業服務巨頭德勤（Deloitte）在其企業區塊鏈產品Eduscrypt平臺中增加了零知識證明隱私技術。德勤在近日官方活動時宣布與以色列的零知識證明專家QEDIT合作，幫助用戶通過區塊鏈技術方式分享自己獲得的證書和資格數據。[2019/10/29]

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。

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。

動態 | 德勤在企業區塊鏈產品中添加零知識證明隱私技術:德勤（Deloitte）周二在阿姆斯特丹舉行的ZKProof社區活動上宣布，已在其企業區塊鏈產品中增加了零知識證明隱私技術。德勤與以色列的零知識證明專家QEDIT合作，幫助用戶控制區塊鏈共享有關他們所獲得的證書和資格的數據。（coindesk）[2019/10/29]

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。

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？

動態 | 門羅首席開發：大多數人追求隱私技術是出于對隱私的珍視:門羅首席開發者Riccardo Spagni近日在接受采訪時表示，門羅幣是一個公開且絕對去中心化的網絡，不會對使用者的身份和目的進行限制。但在他看來，大多數追求隱私技術的人僅僅是出于對隱私的珍視，而非出于作惡的目的。對于門羅幣的定義，fluffypony指出，它不會是一個投資工具，而是貨幣，是交換媒介，也是保值品。[2019/2/27]

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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