Достовірне виконуване середовище(TEE): ключова технологія епохи Web3

Перша глава: Поява TEE - чому це ключова частина ери Web3

1.1 Вступ до TEE

Достовірне середовище виконання ( TEE ) – це апаратне середовище безпечного виконання, яке забезпечує, щоб дані під час обчислень не були зміненими, вкраденими або розкритими. Воно створює безпечну зону в ЦП, яка ізольована від операційної системи та програм, надаючи додатковий захист для чутливих даних і обчислень.

Основні характеристики TEE включають:

• Ізоляція: працює в захищеній області ЦП, ізольовано від ОС та інших програм
• Цілісність: забезпечити, щоб код і дані не піддавалися змінам під час виконання.
• Конфіденційність: внутрішні дані не будуть доступні зовнішнім особам
• Віддалене підтвердження: можна зовнішньо перевірити виконання надійного коду

1.2 Потреба Web3 у TEE

У екосистемі Web3 основними вимогами є обчислення конфіденційності, безпечне виконання та стійкість до цензури, і TEE забезпечує ці ключові можливості. Сучасні блокчейни та децентралізовані застосунки стикаються з такими викликами:

1.2.1 Проблеми конфіденційності блокчейну

Традиційні блокчейни повністю прозорі, всі транзакції та дані контрактів можуть бути переглянуті будь-ким, що призводить до:

• Виток конфіденційності користувачів: рух коштів та особистість можуть бути відстежені
• Витік корпоративних даних: чутливі комерційні дані не можуть зберігатися в публічному ланцюгу

Рішення TEE: за допомогою TEE+смарт-контракту створюються приватні обчислювальні контракти, до результатів яких можуть отримати доступ лише авторизовані користувачі, а початкові дані приховані від зовнішнього світу.

1.2.2 Проблема MEV

Майнери можуть використовувати прозорість інформації про транзакції для арбітражу, наприклад:

• Перехоплення угод: подача прибутку перед торгівлею користувача
• Атака на сендвіч: вставлення угод перед і після угоди користувача для маніпуляції ціною

TEE рішення: транзакції сортуються у приватному середовищі, що забезпечує неможливість для майнерів побачити деталі заздалегідь.

1.2.3 Обчислювальні вузькі місця

Обмежена обчислювальна потужність публічних блокчейнів, обчислення в ланцюгу є дорогими та неефективними:

• Високі витрати на газ Ethereum
• Не підтримує складні завдання, такі як ШІ, обробка зображень тощо.

TEE рішення: як ядро децентралізованої обчислювальної мережі, дозволяє контрактам передавати обчислювальні завдання для виконання в надійному середовищі.

1.2.4 Проблема довіри DePIN

Децентралізована фізична інфраструктурна мережа ( DePIN ) покладається на механізми обчислення та верифікації без довіри:

• TEE може забезпечити достовірність даних та обчислювальних завдань
• Поєднуючи віддалене підтвердження, надайте надійні результати блоку

1.3 Порівняння TEE з іншими технологіями приватних обчислень

• TEE: висока ефективність, низька затримка, підходить для завдань з високою пропускною спроможністю, але залежить від специфічного обладнання
• ZKP: математичне доведення правильності даних, але великі витрати на обчислення
• MPC: не потребує єдиного надійного обладнання, але має нижчу продуктивність
• FHE: пряма обчислювальна діяльність у зашифрованому стані, але з величезними витратами

Другий розділ: Технологія TEE - Глибокий аналіз основної архітектури довірених обчислень

2.1 Основні принципи TEE

2.1.1 Механізм роботи TEE

TEE через апаратну підтримку створює захищену ізольовану область всередині процесора, основні компоненти включають:

• Безпечна пам'ять: використання спеціальної зашифрованої пам'яті на процесорі
• Ізольоване виконання: код працює незалежно від основної операційної системи
• Шифроване зберігання: дані зберігаються в незахищеному середовищі після шифрування
• Віддалене підтвердження: дозволяє віддалену перевірку виконання надійного коду TEE

2.1.2 Модель безпеки TEE

На основі мінімального припущення довіри ( Мінімальний TCB ):

• Довіряйте лише TEE, не довіряйте зовнішнім компонентам, таким як ОС
• Використання криптографічних технологій та апаратних засобів захисту для протидії атакам

2.2 Порівняння основних TEE технологій

2.2.1 Intel SGX

• На основі ізоляції пам'яті Enclave
• Апаратне шифрування пам'яті
• Підтримка віддаленого підтвердження
• Обмеження: обмеження пам'яті, вразливість до атак бокового каналу

2.2.2 AMD SEV

• Повна шифрування пам'яті
• Багато VM ізоляція
• Підтримка віддаленого підтвердження (SEV-SNP)
• Обмеження: застосовується лише у віртуалізованому середовищі, висока вартість продуктивності

2.2.3 Довірча зона ARM

• Легка архітектура, підходить для малопотужних пристроїв
• Підтримка TEE на системному рівні
• На основі апаратної ізоляції
• Обмеження: низький рівень безпеки, обмежена розробка

2.3 RISC-V Keystone: Відкритий TEE надії

• Повністю відкрите програмне забезпечення, уникаючи проблем безпеки закритого апаратного забезпечення
• Підтримка гнучкої безпечної політики
• Придатний для децентралізованих обчислень та екосистеми Web3

2.4 TEE забезпечення безпеки даних

• Шифроване зберігання: зовнішнє зберігання зашифрованих даних, лише TEE може їх розшифрувати
• Віддалене підтвердження: перевірка виконання надійного коду TEE
• Захист від атак через бічні канали: шифрування пам'яті, рандомізація доступу до даних тощо

Третя глава: Застосування TEE у криптовалютному світі - від MEV до AI, революція відбувається

3.1 Децентралізовані обчислення: TEE вирішує проблеми Web3

3.1.1 Виклики обчислень Web3

• Обмежена обчислювальна потужність: не може обробляти великі завдання
• Проблема конфіденційності даних: прозорість обчислень в мережі
• Високі витрати на обчислення: витрати на складні обчислення дуже високі

3.1.2 Akash & Ankr:TEE надає можливості для децентралізованих обчислень

Мережа Akash:

• Приватні обчислення: TEE виконує завдання з конфіденційних обчислень
• Довіра до обчислювального ринку: забезпечення незмінності ресурсів

Мережа Ankr:

• Безпечні віддалені обчислення: TEE забезпечує довіру до завдань у хмарі
• Антицензурність: забезпечення антицензурних обчислювальних ресурсів

3.2 Відмова від довіри до MEV-трейдингу: оптимальне рішення TEE

3.2.1 Стан і виклики MEV

• Перед запуском: майнери можуть випереджати угоди користувачів
• Централізоване ранжування: покладається на централізований ранжувальник
• Ризики витоку інформації: впливають на справедливість угод

3.2.2 TEE надає можливості для рішення MEV

Flashbots & TEE:

• Внутрішня зашифрована угода TEE
• Запобігти змінам порядку з боку майнерів

EigenLayer і TEE:

• Забезпечення справедливості механізму повторного заставлення
• Віддалене підтвердження гарантує, що система не була маніпульована

3.3 Захист конфіденційності обчислень & DePIN екосистема: Nillion створює нове покоління конфіденційних мереж TEE

3.3.1 Приватне обчислення Nillion

• Поєднання TEE та MPC для захисту даних
• Обробка розподілу даних: шифрування TEE
• Приватний смарт-контракт: дані видно тільки в TEE

3.3.2 TEE в екосистемі DePIN

• Розумна електромережа: захист даних енергії користувача
• Децентралізоване зберігання: забезпечення безпечного доступу до даних

3.4 Децентралізований ШІ: TEE захист даних для навчання

• Bittensor: TEE захист даних приватності AI моделей
• Gensyn:TEE забезпечує конфіденційність даних для навчання ШІ

3.5 DeFi приватність та децентралізована ідентичність: Secret Network захищає смарт-контракти за допомогою TEE

• Приватний смарт-контракт: дані транзакцій видимі лише в TEE
• Децентралізована ідентичність (DID): TEE зберігає ідентифікаційну інформацію

Четвертий розділ: Висновки та перспективи - Як TEE перетворить Web3?

4.1 Достовірні обчислення сприяють розвитку децентралізованої інфраструктури

• Децентралізоване обчислення: забезпечення цілісності та конфіденційності
• Захист конфіденційності: шифрування даних захищає конфіденційність користувачів
• Покращена продуктивність: підвищення обчислювальної пропускної спроможності

4.2 Потенційні бізнес-моделі TEE та можливості токеноміки

• Децентралізований ринок обчислень
• Послуги приватних обчислень
• Розподілені обчислення та зберігання
• Постачання інфраструктури блокчейн
• Токенізовані обчислювальні ресурси
• TEE сервісний токен винагорода
• Децентралізована ідентичність та обмін даними

4.3 Ключові напрямки розвитку TEE в наступні п'ять років

4.3.1 Глибока інтеграція TEE та Web3

• DeFi: забезпечення конфіденційності угод та безпеки контрактів
• Приватні обчислення: поєднання технологій ZKP, FHE тощо
• Децентралізований AI: підтримка безпечного навчання моделей
• Кросчейн обчислення: сприяння надійному обміну активами та даними

4.3.2 Інновації в апаратному забезпеченні TEE та протоколах

• Нове покоління апаратних рішень: RISC-V Keystone, Intel TDX
• Інновації угоди: інтеграція з MPC, ZKP та ін.
• Децентралізована апаратна платформа

4.3.3 Еволюція регуляторної відповідності та захисту конфіденційності

• Міжнародні регуляторні рішення: відповідність глобальним нормам конфіденційності
• Прозора обчислювальна приватність: реалізація верифікації за допомогою ZKP

П'ята глава Підсумок

Технологія TEE широко застосовується в екосистемі Web3, забезпечуючи довірене обчислювальне середовище та ефективний захист конфіденційності. У майбутньому вона відіграватиме ключову роль у сферах децентралізованих обчислень, захисту конфіденційності, смарт-контрактів тощо, сприяючи інноваціям у Web3. TEE сприятиме виникненню нових бізнес-моделей та можливостей токеноміки, ставши основною технологією в криптоіндустрії.