Environnement d'exécution de confiance ( TEE ) : Technologie clé de l'ère Web3

Chapitre 1: L'essor du TEE - La pièce maîtresse de l'ère Web3

1.1 Aperçu de TEE

L'environnement d'exécution de confiance ( TEE ) est un environnement d'exécution sécurisé basé sur du matériel, capable d'assurer l'intégrité et la confidentialité des données pendant le processus de calcul. Il fournit une protection supplémentaire pour les données sensibles et les calculs en créant une zone isolée dans le CPU, indépendante du système d'exploitation.

Les caractéristiques principales de TEE incluent :

• Isolation : TEE fonctionne dans une zone CPU protégée, isolée du système d'exploitation et des autres applications.
• Intégrité : s'assurer que le code et les données ne soient pas altérés pendant l'exécution.
• Confidentialité : Les données internes du TEE ne peuvent pas être accessibles de l'extérieur, même le fabricant de l'appareil ne peut pas les lire.
• Preuve à distance : peut vérifier de manière externe que le TEE exécute du code fiable

1.2 La demande de Web3 pour TEE

Dans l'écosystème Web3, TEE peut résoudre les problèmes clés suivants :

1. Problèmes de confidentialité de la blockchain

   • Dans les blockchains traditionnelles, toutes les données de transaction sont publiques, ce qui entraîne des fuites de la vie privée des utilisateurs.
   • TEE permet de réaliser des contrats de calcul privé, seuls les utilisateurs autorisés peuvent accéder aux résultats du calcul.

2. Les mineurs MEV( peuvent extraire la valeur ) problème

   • Les mineurs peuvent utiliser la transparence des informations de transaction pour faire de l'arbitrage
   • TEE peut trier les transactions dans un environnement privé, empêchant les mineurs d'apprendre à l'avance les détails des transactions.

3. Calcul des goulets d'étranglement de performance

   • La capacité de calcul des blockchains publiques est limitée, ne peut pas supporter des calculs complexes
   • TEE peut servir de composant pour un réseau de calcul décentralisé, exécutant des tâches de calcul externalisées.

4. Problèmes de confiance dans l'infrastructure physique décentralisée ( DePIN )

   • DePIN repose sur des mécanismes de calcul et de vérification sans confiance
   • TEE garantit la fiabilité du traitement des données et résout les problèmes de fraude.

1.3 Comparaison de TEE avec d'autres technologies de calcul sur la vie privée

Les principales technologies de calcul privé dans le domaine du Web3 incluent :

• TEE( Environnement d'exécution de confiance )

  • Avantages : efficace, faible latence, adapté aux tâches de calcul à fort débit
  • Inconvénients : dépendance à un matériel spécifique, risque de vulnérabilités de sécurité

• ZKP( preuve à divulgation nulle d'information )

  • Avantage : prouver la validité des données sans avoir à faire confiance à un tiers
  • Inconvénients : coût de calcul élevé, non adapté au calcul à grande échelle

• MPC( calcul multi-parties )

  • Avantage : Pas besoin de dépendre d'un matériel de confiance unique
  • Inconvénients : performances de calcul inférieures, évolutivité limitée

• FHE( cryptage homomorphe complet )

  • Avantages : calcul direct en état de cryptage
  • Inconvénients : coût de calcul très élevé, actuellement difficile à commercialiser

Chapitre 2 : Les dessous technologiques de TEE - Analyse approfondie de l'architecture de calcul fiable

Les principes de base de TEE 2.1

TEE crée une zone isolée protégée à l'intérieur du CPU grâce à un support matériel, garantissant que le code et les données ne soient pas accessibles ou modifiés par des tiers pendant leur exécution. Les composants principaux incluent :

• Mémoire sécurisée : utilisation d'une zone de mémoire cryptée à l'intérieur du CPU, inaccessible aux programmes externes.
• Exécution isolée : le code TEE fonctionne indépendamment du système d'exploitation principal.
• Stockage crypté : les données sont stockées dans un environnement non sécurisé après cryptage, seul le TEE peut déchiffrer.
• Preuve à distance : permet de vérifier à distance si le code exécuté par le TEE est digne de confiance

Le modèle de sécurité de TEE est basé sur l'hypothèse de confiance minimale, ne faisant confiance qu'à TEE lui-même et ne faisant pas confiance aux composants externes tels que le système d'exploitation principal.

Comparaison des principales technologies TEE 2.2

2.2.1 Intel SGX

• Isolation de la mémoire basée sur Enclave
• Cryptage de la mémoire au niveau matériel
• Prise en charge de la preuve à distance
• Limitations : restrictions de mémoire, vulnérabilité aux attaques par canal auxiliaire, environnement de développement complexe

2.2.2 AMD SEV

• Chiffrement en mémoire intégrale
• Prise en charge de l'isolation multi-VM
• La dernière version prend en charge la preuve à distance
• Limitations : uniquement adapté aux environnements virtualisés, coût de performance relativement élevé

2.2.3 ARM TrustZone

• Architecture légère, adaptée aux appareils à faible consommation.
• Prise en charge du TEE au niveau système complet
• Basé sur une isolation matérielle
• Limitations : niveau de sécurité relativement bas, développement limité

2.3 RISC-V Keystone : l'avenir des TEE open source

• Entièrement open source, basé sur l'architecture RISC-V
• Prend en charge des politiques de sécurité flexibles
• Applicable pour le calcul décentralisé et l'écosystème Web3
• Prometteur de devenir une infrastructure clé pour la sécurité informatique Web3

Comment TEE 2.4 garantit la sécurité des données

• Stockage crypté : seules les applications à l'intérieur du TEE peuvent déchiffrer les données cryptées externes.
• Preuve à distance : vérifier si le code s'exécutant dans le TEE est digne de confiance
• Protection contre les attaques par canaux auxiliaires : utilisation de l'encryptage de la mémoire, de la randomisation des accès aux données, etc.

Chapitre 3 : Applications de TEE dans le monde de la cryptographie - La révolution du MEV à l'IA

3.1 Calcul décentralisé : TEE résout le goulot d'étranglement du calcul Web3

Les plateformes de calcul décentralisées comme Akash et Ankr utilisent TEE pour résoudre les problèmes suivants :

• Capacité de calcul limitée : TEE offre un environnement de calcul haute performance
• Problèmes de confidentialité des données : TEE protège les données sensibles
• Coût de calcul élevé : TEE réduit le coût des calculs complexes

L'avenir de TEE sera de devenir un composant standard du réseau de calcul décentralisé.

3.2 Aller au-delà de la confiance dans les transactions MEV : TEE est la solution optimale

TEE fournit une solution de confiance décentralisée pour MEV :

• Flashbots explore TEE comme technologie de tri des transactions sans confiance
• EigenLayer garantit l'équité du mécanisme de re-staking grâce à TEE

TEE est censé offrir des "transactions sans confiance" et des "transactions privées", créant un environnement de négociation plus équitable pour les utilisateurs de DeFi.

3.3 Calcul de protection de la vie privée et écosystème DePIN

Des projets comme Nillion combinent TEE et MPC pour assurer la protection de la vie privée des données :

• Traitement de fragmentation des données : calcul crypté effectué par TEE
• Contrat intelligent de confidentialité : les données ne sont visibles qu'à l'intérieur du TEE

L'application de TEE dans l'écosystème DePIN comprend les réseaux électriques intelligents, le stockage décentralisé, etc.

3.4 AI décentralisé : TEE protège les données d'entraînement de l'IA

Des projets comme Bittensor et Gensyn utilisent TEE pour protéger la confidentialité des données d'entraînement de l'IA et fournir des services de calcul IA de confiance.

3.5 DeFi confidentialité et identité décentralisée

Le Secret Network utilise TEE pour protéger l'exécution des contrats intelligents, garantissant la confidentialité des données de transaction. TEE peut également être utilisé pour stocker les informations d'identité des utilisateurs, soutenant un KYC protégé par la vie privée.

Chapitre 4 : Conclusion et perspectives - Comment TEE va-t-il remodeler le Web3 ?

4.1 TEE favorise le développement des infrastructures décentralisées

TEE fournit un système de calcul décentralisé :

• Calcul décentralisé
• Protection de la vie privée
• Amélioration des performances

Modèle commercial et opportunités économiques des tokens TEE 4.2

Modèle commercial potentiel:

• Marché de calcul décentralisé
• Service de calcul de la vie privée
• Calcul et stockage distribués
• Fourniture d'infrastructure blockchain

Opportunités économiques des tokens :

• Ressources de calcul tokenisées
• Incitation par les tokens de service TEE
• Identité décentralisée et échange de données

La direction future de 4.3 TEE dans l'industrie de la cryptographie

Au cours des cinq prochaines années, TEE jouera un rôle clé dans les domaines suivants:

• Intégration profonde avec Web3 : DeFi, calculs de confidentialité, IA décentralisée, etc.
• Innovations matérielles et protocolaires : nouvelle génération de solutions TEE, intégration avec MPC/ZKP
• Conformité réglementaire et protection de la vie privée : solutions de conformité dans plusieurs pays, calcul de la vie privée transparent

Chapitre 5 Résumé

La technologie TEE jouera un rôle de plus en plus important dans l'écosystème Web3, en promouvant l'innovation dans des domaines tels que le calcul décentralisé, la protection de la vie privée et les contrats intelligents. Au cours des cinq prochaines années, avec l'innovation matérielle, le développement des protocoles et l'adaptation réglementaire, le TEE devrait devenir l'une des technologies clés indispensables de l'industrie de la cryptographie.