Phân tích mạng MPC Ika cấp độ phụ kiện trong hệ sinh thái Sui và so sánh công nghệ tính toán riêng tư

Một, Tổng quan và định vị mạng Ika

Mạng Ika là một cơ sở hạ tầng đổi mới được hỗ trợ chiến lược bởi quỹ Sui, dựa trên công nghệ tính toán an toàn đa bên (MPC). Đặc điểm nổi bật nhất của nó là tốc độ phản hồi trong vòng chưa đầy một giây, điều này là lần đầu tiên trong các giải pháp MPC. Ika và Sui có sự phù hợp cao trong thiết kế cơ sở như xử lý song song, kiến trúc phi tập trung, và trong tương lai sẽ được tích hợp trực tiếp vào hệ sinh thái phát triển Sui, cung cấp mô-đun an toàn chuỗi chéo có thể cắm và sử dụng cho hợp đồng thông minh Sui Move.

Ika đang xây dựng một lớp xác thực an toàn mới, vừa là giao thức ký hiệu chuyên dụng cho hệ sinh thái Sui, vừa hướng tới việc cung cấp giải pháp chuỗi chéo tiêu chuẩn hóa cho toàn ngành. Thiết kế phân lớp của nó vừa đảm bảo tính linh hoạt của giao thức vừa thuận tiện cho việc phát triển, hứa hẹn trở thành một trường hợp thực tiễn quan trọng cho việc áp dụng quy mô lớn công nghệ MPC trong các kịch bản đa chuỗi.

1.1 Phân tích công nghệ cốt lõi

Công nghệ của mạng Ika được triển khai xoay 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 việc 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 nhiều nút phi tập trung quy mô lớn. Các chức năng cốt lõi bao gồm:

• Giao thức ký 2PC-MPC: Sử dụng phương án MPC hai bên được cải tiến, phân tách thao tác ký khóa riêng của người dùng thành quá trình mà "người dùng" và "mạng Ika" cùng tham gia.

• Xử lý song song: Sử dụng tính toán song song để phân tách một thao tác ký tên thành nhiều tác vụ con đồng thời, kết hợp với mô hình song song của đối tượng Sui để tăng tốc độ đáng kể.

• Mạng lưới nút quy mô lớn: có thể mở rộng đến hàng ngàn nút tham gia ký tên, mỗi nút chỉ giữ một phần của mảnh khóa.

• Kiểm soát xuyên chuỗi và trừu tượng chuỗi: cho phép hợp đồng thông minh trên các chuỗi khác trực tiếp kiểm soát tài khoản trong mạng Ika (dWallet).

1.2 Ảnh hưởng của Ika đến hệ sinh thái Sui

Ika có thể mở rộng khả năng của blockchain Sui sau khi ra mắt, cung cấp hỗ trợ cho cơ sở hạ tầng sinh thái:

• Mang lại khả năng tương tác chuỗi chéo cho Sui, hỗ trợ kết nối tài sản như BTC, ETH với độ trễ thấp và độ an toàn cao vào mạng Sui.

• Cung cấp cơ chế lưu ký phi tập trung, người dùng và tổ chức có thể quản lý tài sản trên chuỗi bằng cách sử dụng chữ ký đa bên.

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

• Cung cấp cơ chế xác thực đa bên cho các ứng dụng tự động hóa AI, nâng cao độ an toàn và độ tin cậy của AI trong việc thực hiện giao dịch.

1.3 Những thách thức mà Ika phải đối mặt

• Cần có nhiều sự chấp nhận hơn về blockchain và các dự án để trở thành "tiêu chuẩn chung" cho khả năng tương tác giữa các chuỗi.

• Giải pháp MPC gặp phải tranh cãi về việc khó thu hồi quyền ký, cần hoàn thiện cơ chế thay thế an toàn cho nút.

• Dựa vào sự ổn định của mạng Sui, các nâng cấp lớn trong tương lai của Sui có thể yêu cầu Ika thực hiện sự thích ứng.

• Mặc dù đồng thuận Mysticeti hỗ trợ khả năng đồng thời cao và chi phí thấp, nhưng có thể làm cho đường mạng trở nên phức tạp hơn, mang lại những vấn đề mới về sắp xếp và an toàn.

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 mỗi lần
• Hỗ trợ "mã hóa hỗn hợp", cân bằng hiệu suất và độ song song.
• Cơ chế "đóng gói khóa" giảm thiểu chi phí truyền thông

Fhenix:

• Tối ưu hóa bộ lệnh EVM của Ethereum
• Sử dụng "thanh ghi ảo mã hóa"
• Thiết kế mô-đun cầu nối oracle ngoài chuỗi

2.2 TEE

Oasis Network:

• Giới thiệu khái niệm "gốc tin cậy phân lớp"
• Giao diện ParaTime sử dụng tuần tự hóa nhị phân Cap'n Proto
• Phát triển mô-đun "Nhật ký bền vững" để ngăn chặn tấn công lùi.

2.3 ZKP

Aztec:

• Tích hợp công nghệ "tăng trưởng đệ quy" để đóng gói nhiều chứng minh giao dịch
• Thuật toán tìm kiếm sâu song song được viết bằng Rust
• Cung cấp chế độ "nút nhẹ" tối ưu hóa băng thông

2.4 MPC

Partisia Blockchain:

• Mở rộng dựa trên giao thức SPDZ, thêm "module tiền xử lý"
• Nút giao tiếp qua giao thức gRPC, kênh mã hóa TLS 1.3.
• Cơ chế phân đoạn song song hỗ trợ cân bằng tải động

Ba, Tính toán bảo mật FHE, TEE, ZKP và MPC

3.1 Tóm tắt các giải pháp tính toán riêng tư khác nhau

Toán học đồng nhất ( FHE ):

• Cho phép thực hiện bất kỳ phép toán nào trong trạng thái mã hóa
• Đảm bảo an toàn dựa trên các vấn đề toán học phức tạp
• Chi phí tính toán lớn, hiệu suất vẫn cần cải thiện

Môi trường thực thi đáng tin cậy ( TEE ):

• Mô-đun phần cứng đáng tin cậy do bộ xử lý cung cấp
• Hiệu suất gần như tính toán gốc, chỉ có một chút chi phí
• Tồn tại rủi ro cửa hậu và kênh bên tiềm ẩn

Tính toán an toàn đa bên ( MPC ):

• Cho phép nhiều bên cùng tính toán mà không làm lộ thông tin riêng tư
• Không có phần cứng không có điểm tin cậy đơn lẻ, nhưng cần nhiều sự tương tác.
• Chi phí truyền thông lớn, bị ảnh hưởng bởi độ trễ mạng và hạn chế băng thông

Bằng chứng không kiến thức ( ZKP ):

• Không tiết lộ thông tin bổ sung để xác minh tuyên bố là đúng
• Các triển khai điển hình bao gồm zk-SNARK và zk-STARK

3.2 FHE, TEE, ZKP và các tình huống tương thích với MPC

Chữ ký liên chuỗi:

• MPC phù hợp với sự hợp tác của nhiều bên, tránh lộ khóa riêng điểm đơn.
• TEE có thể chạy logic ký trên chip SGX, tốc độ nhanh nhưng có vấn đề về niềm tin phần cứng
• FHE ít được áp dụng trong tình huống này

Cảnh DeFi:

• MPC áp dụng cho ví đa chữ ký, kho bảo hiểm, lưu trữ tổ chức
• TEE được sử dụng cho ví phần cứng hoặc dịch vụ ví đám mây
• FHE chủ yếu được sử dụng để bảo vệ chi tiết giao dịch và logic hợp đồng

AI và quyền riêng tư dữ liệu:

• Ưu điểm của FHE rất rõ ràng, có thể thực hiện tính toán mã hóa toàn bộ.
• MPC có thể được sử dụng cho học tập hợp tác, nhưng phải đối mặt với 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 vấn đề về giới hạn bộ nhớ và các vấn đề khác.

3.3 Sự khác biệt giữa các phương án

Hiệu suất và độ trễ:

• FHE trì hoãn cao, nhưng cung cấp bảo vệ dữ liệu mạnh mẽ nhất
• TEE độ trễ thấp nhất, gần như thực hiện thông thường
• ZKP trong việc chứng minh hàng loạt có thể kiểm soát độ trễ
• Độ trễ MPC trung bình thấp, bị ảnh hưởng lớn bởi truyền thông mạng

Giả định tin cậy:

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

Khả năng 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 nguồn tài nguyên tính toán và cung cấp nút phần cứng.

Độ khó tích hợp:

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

Bốn, FHE, TEE, ZKP và công nghệ MPC trong cuộc chơi

Các công nghệ gặp phải vấn đề "hiệu suất, chi phí, an toàn" trong việc giải quyết các trường hợp sử dụng thực tế. Lý thuyết FHE bảo vệ quyền riêng tư mạnh mẽ, nhưng hiệu suất kém hạn chế ứng dụng. TEE, MPC hoặc ZKP có tính khả thi cao hơn trong các kịch bản nhạy cảm về thời gian và chi phí.

Các công cụ bảo mật khác nhau có những ưu điểm và hạn chế riêng, không có "giải pháp tối ưu" nào áp dụng cho tất cả. ZKP phù hợp với việc xác thực tính toán phức tạp ngoài chuỗi, MPC thích hợp cho việc chia sẻ tính toán trạng thái riêng tư giữa nhiều bên, TEE đã phát triển mạnh mẽ trên môi trường di động và đám mây, FHE phù hợp cho việc xử lý dữ liệu cực kỳ nhạy cảm.

Hệ sinh thái tính toán riêng tư trong tương lai có thể nghiêng về sự kết hợp các thành phần công nghệ, xây dựng giải pháp mô-đun. Như Nillion kết hợp MPC, FHE, TEE và ZKP, đạt được sự cân bằng giữa tính an toàn, chi phí và hiệu suất. Việc lựa chọn công nghệ nào nên dựa trên nhu cầu ứng dụng và sự cân nhắc về hiệu suất.