Hệ sinh thái Sui ra mắt mạng lưới MPC dưới 1 giây Ika: Thảo luận về cuộc đấu tranh công nghệ giữa FHE, TEE, ZKP và MPC

Một, Tổng quan và định vị mạng Ika

Mạng Ika, được hỗ trợ chiến lược bởi Quỹ Sui, gần đây đã công khai định vị công nghệ và hướng phát triển. Là một cơ sở hạ tầng sáng tạo dựa trên công nghệ tính toán an toàn đa bên (MPC), đặc điểm nổi bật nhất của mạng này là tốc độ phản hồi dưới một giây, điều này là lần đầu tiên xảy ra trong số các giải pháp MPC tương tự. Ika tương thích cao với công nghệ blockchain Sui, trong tương lai sẽ được tích hợp trực tiếp vào hệ sinh thái phát triển Sui, cung cấp mô-đun an toàn xuyên chuỗi cắm và sử dụng cho các hợp đồng thông minh Sui Move.

Từ góc độ định vị chức năng, Ika đang xây dựng một lớp xác thực an toàn mới: vừa là giao thức chữ ký chuyên dụng cho hệ sinh thái Sui, vừa cung cấp các giải pháp chuỗi chéo chuẩn hóa cho toàn ngành. Thiết kế phân lớp của nó cân nhắc giữa tính linh hoạt của giao thức và sự thuận tiện trong phát triển, hứa hẹn sẽ trở thành thực tiễn quan trọng trong việc ứng dụng quy mô lớn công nghệ MPC vào các tình huống đa chuỗi.

1.1 Phân tích công nghệ cốt lõi

Công nghệ mạng Ika được phát triển xung quanh chữ ký phân tán hiệu suất cao, điểm đổi mới nằm ở việc sử dụng giao thức chữ ký ngưỡng 2PC-MPC kết hợp với thực thi song song của Sui và đồng thuận DAG, đạt được khả năng ký thực sự dưới một giây và sự tham gia của các nút phi tập trung quy mô lớn. Ika thông qua giao thức 2PC-MPC, ký phân tán song song và sự kết hợp chặt chẽ với cấu trúc đồng thuận Sui, xây dựng một mạng ký nhiều bên đáp ứng đồng thời nhu cầu hiệu suất siêu cao và an toàn nghiêm ngặt. Đổi mới cốt lõi của nó nằm ở việc đưa giao tiếp phát sóng và xử lý song song vào giao thức chữ ký ngưỡng.

Giao thức ký tên 2PC-MPC: Ika áp dụng một phương án MPC hai bên cải tiến, phân tách thao tác ký tên khóa riêng của người dùng thành một quá trình có sự tham gia của hai vai trò "người dùng" và "mạng Ika". Biến đổi quy trình phức tạp cần giao tiếp giữa các nút thành chế độ phát sóng, giúp người dùng duy trì chi phí giao tiếp ở mức hằng số, không phụ thuộc vào quy mô mạng, giữ cho độ trễ ký tên ở mức dưới một giây.

Xử lý song song: Ika sử dụng tính toán song song, phân tách một lần thao tác ký thành nhiều nhiệm vụ con đồng thời thực hiện giữa các nút, nâng cao tốc độ đáng kể. Kết hợp với mô hình song song đối tượng của Sui, mạng không cần đạt được sự đồng thuận theo thứ tự toàn cầu cho mỗi giao dịch, có thể xử lý nhiều giao dịch cùng lúc, tăng thông lượng và giảm độ trễ.

Mạng lưới nút quy mô lớn: Ika có thể mở rộng đến hàng nghìn nút tham gia ký tên. Mỗi nút chỉ nắm giữ một phần của mảnh khóa, ngay cả khi một phần nút bị xâm phạm cũng không thể khôi phục khóa riêng một cách độc lập. Chỉ khi người dùng và các nút mạng cùng tham gia thì mới có thể tạo ra chữ ký hợp lệ, bất kỳ bên nào đơn lẻ đều không thể hoạt động độc lập hoặc giả mạo chữ ký.

Kiểm soát chuỗi chéo và trừu tượng hóa chuỗi: Là một mạng ký hiệu mô-đun, Ika cho phép các hợp đồng thông minh trên chuỗi khác trực tiếp kiểm soát tài khoản Ika trong mạng lưới, (dWallet). Ika thực hiện điều này bằng cách triển khai các khách hàng nhẹ tương ứng của chuỗi trong mạng lưới của chính mình. Hiện tại, chứng minh trạng thái Sui đã được thực hiện đầu tiên, cho phép các hợp đồng trên Sui nhúng dWallet như một thành phần trong logic kinh doanh và hoàn thành việc ký và thao tác tài sản chuỗi khác thông qua mạng Ika.

1.2 Ảnh hưởng của Ika đối với hệ sinh thái Sui

Sau khi Ika ra mắt, nó hứa hẹn sẽ mở rộng ranh giới khả năng của chuỗi khối Sui, cung cấp hỗ trợ cho cơ sở hạ tầng sinh thái Sui:

1. Tương tác chuỗi chéo: Mạng MPC của Ika hỗ trợ kết nối tài sản chuỗi như Bitcoin, Ethereum vào Sui với độ trễ thấp và độ an toàn cao, thực hiện các giao dịch DeFi chuỗi chéo, nâng cao năng lực cạnh tranh của Sui.

2. Lưu trữ phi tập trung: Cung cấp phương thức quản lý tài sản đa chữ ký linh hoạt và an toàn hơn so với lưu trữ tập trung truyền thống.

3. Trừu tượng chuỗi: Đơn giản hóa quy trình tương tác giữa các chuỗi, cho phép hợp đồng thông minh Sui có thể thao tác trực tiếp với các tài khoản và tài sản trên chuỗi khác.

4. Kết nối Bitcoin gốc: cho phép BTC tham gia vào DeFi và các hoạt động lưu ký trực tiếp trên Sui.

5. Bảo mật ứng dụng AI: Cung cấp cơ chế xác thực đa bên cho các ứng dụng tự động hóa AI, tránh thao tác tài sản trái phép, nâng cao tính an toàn và đáng tin cậy của giao dịch AI.

1.3 Những thách thức mà Ika phải đối mặt

1. Tính phổ quát: Để trở thành "tiêu chuẩn chung" cho khả năng tương tác giữa các chuỗi khối, cần có sự chấp nhận từ các chuỗi khối và dự án khác.

2. Hủy quyền MPC: Sau khi chia sẻ khóa riêng của ví MPC truyền thống, việc hủy bỏ trở nên khó khăn, Ika vẫn cần cải thiện trong việc thay đổi nút một cách an toàn và hiệu quả.

3. Sự phụ thuộc: Ika phụ thuộc vào sự ổn định của mạng Sui và tình trạng mạng của chính nó, khi Sui có nâng cấp lớn, Ika cần phải tương ứng thích ứng.

4. Thách thức đồng thuận Mysticeti: Đồng thuận dựa trên DAG có thể dẫn đến đường truyền mạng phức tạp, khó khăn trong việc sắp xếp giao dịch và phụ thuộc mạnh vào người dùng tích cực.

Hai, so sánh các dự án dựa trên FHE, TEE, ZKP hoặc MPC

2.1 FHE

Zama & Concrete:

• Trình biên dịch tổng quát dựa trên MLIR
• Chiến lược "Bootstrapping phân lớp" giảm độ trễ trong một lần
• "Mã hóa hỗn hợp" vừa đảm bảo hiệu suất vừa đảm bảo độ song song
• Cơ chế "đóng gói khóa" giảm chi phí truyền thông

Fhenix:

• Tối ưu hóa tập lệnh EVM của Ethereum
• Sử dụng "Đăng ký ảo mã hóa"
• Thiết kế mô-đun cầu nối oracle ngoài chuỗi
• Tập trung vào tính tương thích EVM và tích hợp hợp đồng trên chuỗi một cách liền mạch

2.2 TEE

Mạng lưới Oasis:

• Giới thiệu khái niệm "gốc tin cậy phân lớp"
• Sử dụng vi nhân nhẹ để cách ly các lệnh nghi ngờ
• Giao diện ParaTime sử dụng tuần tự hóa nhị phân Cap'n Proto
• Phát triển mô-đun "Nhật ký bền bỉ" chống tấn công quay ngược

2.3 ZKP

Aztec:

• Tích hợp công nghệ "tăng trưởng đệ quy" để đóng gói nhiều chứng nhận giao dịch.
• Sử dụng Rust để viết thuật toán tìm kiếm sâu song song
• Cung cấp "chế độ nút nhẹ" tối ưu hóa băng thông

2.4 MPC

Partisia Blockchain:

• Mở rộng dựa trên giao thức SPDZ
• Thêm "mô-đun tiền xử lý" để tăng tốc độ tính toán trong giai đoạn trực tuyến
• Các nút giao tiếp qua gRPC, kênh mã hóa TLS 1.3
• Hệ thống phân mảnh song song hỗ trợ cân bằng tải động

Ba, Tính toán riêng tư FHE, TEE, ZKP và MPC

3.1 Tổng quan về các giải pháp tính toán riêng tư khác nhau

Toàn đồng hóa mã hóa ( FHE ):

• Cho phép tính toán tùy ý trên dữ liệu được mã hóa mà không cần giải mã.
• Đảm bảo an toàn dựa trên các bài toán toán học phức tạp
• Chi phí tính toán rất lớn, cần tối ưu hóa thuật toán, thư viện chuyên dụng và tăng tốc phần cứng.

Môi trường thực thi đáng tin cậy ( TEE ):

• Mô-đun phần cứng tin cậy do bộ xử lý cung cấp
• Chạy mã trong khu vực bộ nhớ an toàn cách ly
• Hiệu năng gần giống với tính toán gốc, nhưng có nguy cơ về cửa hậu và kênh bên tiềm ẩn.

Đa phương an toàn tính toán(MPC):

• Cho phép nhiều bên cùng tính toán đầu ra của hàm mà không tiết lộ các đầu vào riêng tư của mình.
• Không có phần cứng không cần điểm đơn, nhưng cần nhiều bên tương tác, chi phí giao tiếp lớn
• Chi phí tính toán thấp hơn FHE, nhưng độ phức tạp của việc triển khai cao

Bằng chứng không biết (ZKP):

• Cho phép bên xác thực xác minh rằng tuyên bố là đúng mà không tiết lộ thông tin bổ sung.
• Thực hiện điển hình bao gồm zk-SNARK và zk-STAR

3.2 FHE, TEE, ZKP và các kịch bản thích ứng với MPC

Chữ ký liên chuỗi:

• MPC áp dụng cho sự hợp tác nhiều bên, tránh việc lộ khóa riêng ở điểm đơn.
• TEE có thể chạy logic chữ ký thông qua chip SGX, tốc độ nhanh nhưng có vấn đề về niềm tin phần cứng.
• FHE không phù hợp cho tính toán chữ ký, chi phí quá lớn

Cảnh DeFi ( ví đa chữ ký, bảo hiểm kho bạc, lưu ký tổ chức ):

• Phương pháp MPC chính thống, phân tán niềm tin
• TEE được sử dụng để đảm bảo cách ly chữ ký, nhưng có vấn đề về niềm tin vào phần cứng.
• FHE chủ yếu được sử dụng để bảo vệ chi tiết giao dịch và logic hợp đồng

AI và quyền riêng tư dữ liệu:

• FHE có ưu điểm rõ ràng, có thể thực hiện tính toán mã hóa toàn bộ quá trình
• MPC được sử dụng cho học tập hợp tác, nhưng khi có nhiều bên tham gia thì sẽ có chi phí truyền thông và vấn đề đồng bộ.
• TEE có thể chạy mô hình trực tiếp trong môi trường được bảo vệ, nhưng có giới hạn về bộ nhớ và rủi ro tấn công kênh bên.

3.3 Sự khác biệt giữa các phương án khác nhau

Hiệu suất và độ trễ:

• Độ trễ FHE cao
• TEE trì hoãn thấp nhất
• Thời gian trễ chứng minh hàng loạt ZKP có thể kiểm soát
• Độ trễ MPC trung bình thấp, bị ảnh hưởng lớn bởi giao tiếp mạng

Giả định tin cậy:

• FHE và ZKP dựa trên các bài toán toán học, không cần tin tưởng bên thứ ba
• TEE phụ thuộc vào phần cứng và nhà cung cấp
• MPC phụ thuộc vào mô hình bán trung thực hoặc tối đa t bất thường

Mở rộng:

• Hỗ trợ mở rộng theo chiều ngang cho ZKP Rollup và phân mảnh MPC
• Việc mở rộng FHE và TEE cần xem xét tài nguyên tính toán và nguồn cung cấp nút phần cứng.

Độ khó tích hợp:

• TEE có ngưỡng tham gia thấp nhất
• ZKP và FHE cần mạch điện và quy trình biên dịch chuyên biệt
• Cần tích hợp giao thức MPC và giao tiếp giữa các nút

Bốn, về quan điểm thị trường "FHE vượt trội hơn TEE, ZKP hoặc MPC"

FHE, TEE, ZKP và MPC tồn tại "tam giác không thể" về "hiệu suất, chi phí, an ninh" khi giải quyết các trường hợp sử dụng thực tế. Bảo vệ quyền riêng tư lý thuyết của FHE rất hấp dẫn, nhưng hiệu suất thấp khiến việc quảng bá trở nên khó khăn. Trong các ứng dụng nhạy cảm về thời gian và chi phí, TEE, MPC hoặc ZKP thường khả thi hơn.

Các công nghệ cung cấp mô hình tin cậy và tính thuận tiện trong việc triển khai khác nhau:

• ZKP tập trung vào việc xác minh tính chính xác
• MPC thích hợp cho việc nhiều bên cần chia sẻ trạng thái riêng tư.
• TEE cung cấp hỗ trợ trưởng thành trên thiết bị di động và môi trường đám mây
• FHE phù hợp với việc xử lý dữ liệu cực kỳ nhạy cảm, nhưng cần có sự tăng tốc phần cứng

Tương lai của tính toán bảo mật có thể là kết quả của sự bổ sung và tích hợp nhiều công nghệ khác nhau. Như Ika thiên về chia sẻ khóa và phối hợp chữ ký, trong khi ZKP lại giỏi trong việc tạo ra các chứng minh toán học. Cả hai có thể bổ sung cho nhau: ZKP được sử dụng để xác minh tính chính xác của tương tác chuỗi chéo, trong khi mạng MPC của Ika cung cấp nền tảng cơ sở cho "quyền kiểm soát tài sản".

Các dự án như Nillion bắt đầu tích hợp nhiều công nghệ bảo mật, kiến trúc tính toán mù của nó kết hợp MPC, FHE, TEE và ZKP để cân bằng giữa an ninh, chi phí và hiệu suất. Hệ sinh thái tính toán bảo mật trong tương lai có thể nghiêng về việc kết hợp các thành phần công nghệ phù hợp để xây dựng các giải pháp mô-đun.