Доверенная исполняемая среда ( TEE ): Ключевая технология эпохи Web3

Глава первая: Восход TEE - ключевая деталь эпохи Web3

1.1 Обзор TEE

Достоверная исполняемая среда ( TEE ) — это безопасная исполняемая среда на основе аппаратного обеспечения, которая обеспечивает целостность и конфиденциальность данных в процессе вычислений. Она создает независимую от операционной системы изолированную область внутри ЦП, предоставляя дополнительную безопасность для конфиденциальных данных и вычислений.

Основные характеристики TEE включают:

• Изоляция: TEE работает в защищенной области CPU, изолированной от операционной системы и других приложений.
• Целостность: гарантировать, что код и данные не будут изменены в процессе выполнения
• Конфиденциальность: Внутренние данные TEE недоступны для внешнего доступа, даже производитель устройства не может их прочитать.
• Удаленное подтверждение: можно внешне проверить, что TEE выполняет доверенный код

1.2 Спрос на TEE в Web3

В экосистеме Web3 TEE может решить следующие ключевые проблемы:

1. Проблемы конфиденциальности в блокчейне

   • Традиционные блокчейны публикуют все данные о транзакциях, что приводит к утечке личной информации пользователей.
   • TEE может реализовать конфиденциальные вычислительные контракты, к результатам вычислений могут получить доступ только авторизованные пользователи.

2. Вопрос о том, что MEV( майнеры могут извлекать ценность )

   • Майнеры могут использовать прозрачность торговой информации для арбитража
   • TEE может сортировать транзакции в закрытой среде, предотвращая преждевременное получение деталей транзакции майнерами.

3. Вычислительные узкие места

   • Ограниченные вычислительные возможности публичной цепи не могут поддерживать сложные вычисления
   • TEE может использоваться как компонент децентрализованной вычислительной сети для выполнения аутсорсинговых вычислительных задач.

4. Проблема доверия децентрализованной физической инфраструктуры ( DePIN )

   • DePIN зависит от децентрализованных механизмов вычисления и верификации
   • TEE может гарантировать надежность обработки данных и решить проблемы мошенничества

Сравнение 1.3 TEE с другими технологиями вычислений с защитой конфиденциальности

В настоящее время основными технологиями вычислений с сохранением конфиденциальности в области Web3 являются:

• TEE(Достоверная исполняемая среда)

  • Преимущества: высокая эффективность, низкая задержка, подходит для вычислительных задач с высокой пропускной способностью
  • Недостатки: зависимость от специфического оборудования, наличие рисков безопасности

• ZKP( нулевое знание )

  • Преимущество: возможность подтверждения правильности данных без доверия третьим лицам
  • Недостатки: большие вычислительные затраты, не подходит для масштабных вычислений

• MPC( многосторонние вычисления )

  • Преимущества: не требуется полагаться на единственное надежное оборудование
  • Недостатки: низкая вычислительная производительность, ограниченная масштабируемость

• FHE( полностью гомоморфное шифрование )

  • Преимущества: возможность прямых расчетов в зашифрованном состоянии
  • Недостатки: Огромные вычислительные затраты, в настоящее время трудно использовать в коммерческих целях

Глава 2: Технические тонкости TEE - Углубленный анализ основной архитектуры доверительных вычислений

Основные принципы TEE 2.1

TEE создает защищенную изолированную область внутри ЦП с помощью аппаратной поддержки, обеспечивая, чтобы код и данные не могли быть доступны или изменены извне во время выполнения. Основные компоненты включают:

• Безопасная память: используется зашифрованная область памяти внутри ЦП, доступ к которой отсутствует у внешних программ
• Изолированное выполнение: код внутри TEE работает независимо от основной операционной системы
• Шифрованное хранилище: данные хранятся в незащищенной среде после шифрования, только TEE может их расшифровать
• Удаленное доказательство: позволяет удаленно проверять, является ли код, выполняемый в TEE, надежным.

Безопасная модель TEE основана на предположении минимального доверия, доверяя только самому TEE и не доверяя операционной системе и другим внешним компонентам.

2.2 Сравнение основных технологий TEE

2.2.1 Intel SGX

• Изоляция памяти на основе Enclave
• Аппаратное шифрование памяти
• Поддержка удаленного доказательства
• Ограничения: ограничение памяти, уязвимость к атакам побочного канала, сложная среда разработки

2.2.2 AMD SEV

• Полное шифрование памяти
• Поддержка многопоточной изоляции VM
• Последняя версия поддерживает удаленное подтверждение
• Ограничения: подходит только для виртуализированных сред, высокие накладные расходы на производительность

2.2.3 ARM TrustZone

• Легковесная архитектура, подходит для устройств с низким энергопотреблением
• Поддержка TEE на уровне всей системы
• На основе аппаратной изоляции
• Ограничения: низкий уровень безопасности, ограниченная разработка

2.3 RISC-V Keystone: Будущее открытого TEE

• Полностью открытый исходный код, основанный на архитектуре RISC-V
• Поддержка гибкой стратегии безопасности
• Подходит для децентрализованных вычислений и экосистемы Web3
• Ожидается, что станет ключевой инфраструктурой для безопасности вычислений в Web3

Как 2.4 TEE гарантирует безопасность данных

• Шифрованное хранилище: только приложения внутри TEE могут расшифровывать внешние зашифрованные данные
• Удаленное доказательство: проверка доверия кода, выполняемого в TEE
• Защита от атак по боковым каналам: использование шифрования памяти, рандомизации доступа к данным и других методов

Глава третья: Применение TEE в криптомире - Революция от MEV до ИИ вычислений

3.1 Децентрализованные вычисления: TEE решает проблемы вычислений в Web3

Децентрализованные вычислительные платформы, такие как Akash и Ankr, используют TEE для решения следующих проблем:

• Ограниченные вычислительные возможности: TEE предоставляет высокопроизводительную вычислительную среду
• Проблемы конфиденциальности данных: TEE защищает чувствительные данные
• Высокие затраты на вычисления: TEE снижает стоимость сложных вычислений

В будущем TEE станет стандартным компонентом децентрализованных вычислительных сетей.

3.2 Уйти от доверия к MEV-трейдингу: TEE является оптимальным решением

TEE предоставляет MEV решения без доверия:

• Flashbots исследует TEE как технологию упорядочивания транзакций без доверия
• EigenLayer обеспечивает справедливость механизма повторного залога через TEE

TEE обещает предоставить "доверенное упорядочение" и "приватные сделки", создавая более справедливую торговую среду для пользователей DeFi.

3.3 Защита конфиденциальности вычисления и экосистема DePIN

Проекты, такие как Nillion, интегрируют TEE и MPC для обеспечения конфиденциальности данных:

• Обработка данных с помощью шардирования: TEE выполняет зашифрованные вычисления
• Приватные смарт-контракты: данные видны только внутри TEE

Применение TEE в экосистеме DePIN включает в себя интеллектуальные электросети, децентрализованное хранилище и др.

3.4 Децентрализованный ИИ: TEE защищает данные для обучения ИИ

Проекты, такие как Bittensor и Gensyn, используют TEE для защиты конфиденциальности данных обучения ИИ и предоставляют надежные вычислительные услуги ИИ.

3.5 DeFi-приватность и децентрализованная идентичность

Сеть Secret использует TEE для защиты выполнения смарт-контрактов, обеспечивая конфиденциальность данных транзакций. TEE также может использоваться для хранения информации о пользователях, поддерживая конфиденциальность KYC.

Глава 4: Заключение и перспективы - Как TEE изменит Web3?

4.1 TEE способствует развитию децентрализованной инфраструктуры

TEE предоставляет децентрализованную вычислительную систему:

• Децентрализованные вычисления
• Защита конфиденциальности
• Увеличение производительности

Коммерческая модель 4.2 TEE и возможности токеномики

Потенциальные бизнес-модели:

• Децентрализованный рынок вычислений
• Услуги вычислений конфиденциальности
• Распределенные вычисления и хранение
• Поставка инфраструктуры блокчейна

Возможности токеномики:

• Токенизация вычислительных ресурсов
• Стимулирование токенов сервиса TEE
• Децентрализованная идентичность и обмен данными

4.3 TEE в будущем направлении развития криптоиндустрии

В следующие пять лет TEE будет играть ключевую роль в следующих областях:

• Глубокая интеграция с Web3: DeFi, вычисления с защитой конфиденциальности, децентрализованный ИИ и др.
• Инновации в аппаратном обеспечении и протоколах: решения нового поколения TEE, интеграция с MPC/ZKP
• Регуляторное соблюдение и защита конфиденциальности: решения по соблюдению норм в нескольких странах, прозрачные вычисления конфиденциальности

Глава пятая Итоги

Технология TEE будет играть все более важную роль в экосистеме Web3, способствуя инновациям в таких областях, как децентрализованные вычисления, защита конфиденциальности и смарт-контракты. В следующие пять лет, с развитием аппаратного обеспечения, протоколов и адаптацией законодательства, TEE, вероятно, станет одной из ключевых технологий в криптоиндустрии.