Анализ сети Ika с субмиллисекундным MPC в экосистеме Sui и сравнение технологий вычислений с сохранением конфиденциальности

Один, Обзор и позиционирование сети Ika

Сеть Ika является инновационной инфраструктурой, получающей стратегическую поддержку от Фонда Sui, основанной на технологии многопартнерских безопасных вычислений (MPC). Ее наиболее заметной особенностью является время отклика менее одной секунды, что впервые встречается в решениях MPC. Ika и Sui имеют высокую степень совместимости в базовом дизайне, таком как параллельная обработка и децентрализованная архитектура, в будущем будет непосредственно интегрирована в разработческую экосистему Sui, предоставляя модуль кросс-цепочной безопасности, который можно подключить к умным контрактам Sui Move.

Ika строит новый уровень безопасной проверки, который служит как специальным подписным протоколом для экосистемы Sui, так и стандартным кроссчейн решением для всей отрасли. Его многослойный дизайн сочетает в себе гибкость протокола и удобство разработки, что, по прогнозам, станет важным практическим примером масштабного применения технологии MPC в многосетевых сценариях.

1.1 Анализ ключевых технологий

Техническая реализация сети Ika сосредоточена на высокопроизводительной распределенной подписи, инновация заключается в использовании протокола пороговой подписи 2PC-MPC в сочетании с параллельным выполнением Sui и консенсусом DAG, что позволяет достичь истинной субсекундной способности подписи и участия большого числа децентрализованных узлов. Ключевые функции включают:

• 2PC-MPC подписной протокол: использует улучшенную двухстороннюю MPC схему, которая разбивает операцию подписания частного ключа пользователя на процесс, в котором участвуют две роли: "пользователь" и "Ika сеть".

• Параллельная обработка: использование параллельных вычислений для разбиения одной операции подписи на несколько параллельных подзадач, значительно увеличивает скорость в сочетании с параллельной моделью объектов Sui.

• Масштабируемая сеть узлов: может расширяться до тысячи узлов, участвующих в подписании, при этом каждый узел хранит только часть фрагмента ключа.

• Кросс-чейн управление и абстракция цепи: позволяет смарт-контрактам на других цепях напрямую управлять аккаунтом Ika сети (dWallet).

1.2 Влияние Ika на экосистему Sui

После выхода Ika возможно расширение возможностей блокчейна Sui, что поддержит инфраструктуру экосистемы:

• Принести Sui возможность кросс-цепочной интероперабельности, поддерживать активы BTC, ETH и другие для низколатентного и высокобезопасного доступа к сети Sui.

• Предоставление механизма децентрализованного хранения, пользователи и учреждения могут управлять активами в цепочке с помощью многоподписей.

• Упрощение процесса кросс-цепного взаимодействия, позволяющее смарт-контрактам Sui напрямую управлять учетными записями и активами других цепей.

• Обеспечение многофакторной аутентификации для автоматизированных приложений ИИ, повысить безопасность и доверие к выполнению сделок ИИ.

1.3 Проблемы, с которыми сталкивается Ика

• Необходимо большее принятие блокчейна и проектов, чтобы стать "универсальным стандартом" для межсетевой совместимости.

• В方案 MPC существуют споры о сложности отмены прав подписи, необходимо усовершенствовать механизм безопасной замены узлов.

• Зависимость от стабильности сети Sui, в будущем крупные обновления Sui могут потребовать от Ika адаптации.

• Консенсус Mysticeti, хотя и поддерживает высокую пропускную способность и низкие затраты, может сделать сетевые маршруты более сложными, что приведет к новым проблемам с сортировкой и безопасностью.

II. Сравнение проектов на основе FHE, TEE, ZKP или MPC

2.1 FHE

Zama & Concrete:

• Универсальный компилятор на основе MLIR
• Стратегия "Многоуровневого Бутстрэппинга" снижает задержку при одной операции
• Поддержка "гибридного кодирования", сочетание производительности и параллелизма
• Механизм "упаковки ключей" снижает затраты на связь

Феникс:

• Оптимизация для набора инструкций Ethereum EVM
• Использовать "шифрованный виртуальный регистр"
• Дизайн модуля моста оффлайн оракула

2,2 TEE

Сеть Оазис:

• Введение концепции "многоуровневого доверенного корня"
• Интерфейс ParaTime использует бинарную сериализацию Cap'n Proto
• Разработка модуля "Устойчивые журналы" для предотвращения атак отката

2.3 ZKP

Ацтеки:

• Интеграция технологии "инкрементальной рекурсии" для упаковки нескольких доказательств транзакций
• Параллельный алгоритм поиска в глубину на Rust
• Предоставление режима "легкого узла" для оптимизации пропускной способности

2,4 ПДК

Блокчейн Partisia:

• Расширение на основе протокола SPDZ, добавление "модуля предварительной обработки"
• Узлы взаимодействуют через gRPC и зашифрованный канал TLS 1.3
• Поддержка механизма параллельного шардирования с динамическим балансировкой нагрузки

Три. Приватные вычисления FHE, TEE, ZKP и MPC

3.1 Обзор различных схем вычислений с конфиденциальностью

Полностью гомоморфное шифрование ( FHE ):

• Разрешает выполнять произвольные вычисления в зашифрованном состоянии
• Обеспечение безопасности на основе сложных математических задач
• Высокие вычислительные затраты, производительность все еще нуждается в улучшении

Достоверная среда выполнения(TEE):

• Доверенный аппаратный модуль, предоставляемый процессором
• Производительность близка к нативным вычислениям, с минимальными затратами.
• Существуют потенциальные риски бэкдоров и побочных каналов

Многосторонние безопасные вычисления ( MPC ):

• Позволяет нескольким сторонам совместно вычислять без раскрытия частных входных данных.
• Нет единой точки доверия в оборудовании, но требуется многопользовательское взаимодействие
• Большие затраты на связь, подверженные задержкам в сети и ограничениям по пропускной способности

Доказательство нулевого знания(ZKP):

• Не разглашайте дополнительную информацию, чтобы подтвердить, что утверждение является истинным.
• Типичные реализации включают zk-SNARK и zk-STARK

3.2 Сценарии адаптации FHE, TEE, ZKP и MPC

Кросс-цепочка подпись:

• MPC подходит для многопартнерского сотрудничества, чтобы избежать раскрытия единой точки закрытого ключа
• TEE может выполнять логику подписи через чип SGX, скорость высокая, но есть проблемы с доверием к оборудованию
• FHE в этом сценарии применяется редко

DeFi-сцена:

• MPC применяется для мультиподписных кошельков, хранилищ, институционального хранения
• TEE используется для аппаратных кошельков или облачных кошельков
• FHE в основном используется для защиты деталей транзакций и логики контрактов

Искусственный интеллект и конфиденциальность данных:

• Явные преимущества FHE, позволяющие осуществлять полностью зашифованные вычисления
• MPC может использоваться для совместного обучения, но сталкивается с проблемами коммуникационных затрат и синхронизации.
• TEE может напрямую запускать модели в защищенной среде, но существуют проблемы, такие как ограничения по памяти.

3.3 Различия между различными схемами

Производительность и задержка:

• Высокая задержка FHE, но обеспечивает наилучшую защиту данных
• Минимальная задержка TEE, близкая к обычному выполнению
• ZKP позволяет контролировать задержку при массовом доказательстве
• Задержка MPC низкая и средняя, сильно зависит от сетевой связи

Предположение доверия:

• FHE и ZKP основаны на математических задачах, не требующих доверия к третьим сторонам
• TEE зависит от оборудования и производителей
• MPC зависит от полуправдоподобной или в худшем случае t-аномальной модели

Масштабируемость:

• Поддержка горизонтального масштабирования ZKP Rollup и MPC шардирования
• Расширение FHE и TEE должно учитывать вычислительные ресурсы и поставку аппаратных узлов

Сложность интеграции:

• Минимальный порог входа для TEE
• ZKP и FHE требуют специализированных схем и процессов компиляции
• Интеграция стеков протоколов MPC и межузловая связь

Четыре. Игры технологий FHE, TEE, ZKP и MPC

Каждая технология сталкивается с треугольником "производительность, стоимость, безопасность" при решении реальных случаев. Теория FHE обеспечивает сильную защиту конфиденциальности, но низкая производительность ограничивает применение. TEE, MPC или ZKP более жизнеспособны в сценариях, чувствительных к времени и стоимости.

Разные инструменты конфиденциальности имеют свои преимущества и ограничения, нет "универсального" оптимального решения. ZKP подходит для проверки сложных вычислений вне цепочки, MPC подходит для вычислений с совместным использованием частных состояний несколькими сторонами, TEE хорошо работает в мобильной и облачной среде, FHE подходит для обработки чрезвычайно чувствительных данных.

Будущее экосистемы вычислений с соблюдением конфиденциальности может склоняться к комбинации технических компонентов для создания модульных решений. Например, Nillion объединяет MPC, FHE, TEE и ZKP, достигая баланса между безопасностью, стоимостью и производительностью. Выбор технологии должен определяться в зависимости от требований приложения и компромиссов в производительности.