Biến thể: Xây dựng trong bóng tối, lập bản đồ bối cảnh bảo mật tiền điện tử hiện tại
Tác giả gốc: Derek Walkush, đối tác đầu tư tại Variant Fund
Tổng hợp gốc: Luffy, Tin tức tầm nhìn xa
Trong tương lai, hầu hết các giao dịch trên chuỗi có thể là riêng tư.
Tính minh bạch của tiền điện tử gây cản trở cho nhiều nhà phát triển ứng dụng. Không gian thiết kế dành cho các nhà phát triển để xây dựng ứng dụng sử dụng dữ liệu nhạy cảm của người dùng là rất lớn, từ trò chơi, sổ yêu cầu quyền riêng tư cho đến cơ sở hạ tầng MEV.
Vi phạm dữ liệu đã tăng hơn gấp đôi từ năm 2015 đến năm 2022 và người tiêu dùng công nghệ hiện quan tâm hơn đến việc bảo vệ dữ liệu cá nhân của họ. Trong khi những lo ngại về quyền riêng tư có thể giảm dần, một xu hướng lớn hơn đang trở nên rõ ràng: Khi việc thu thập dữ liệu khổng lồ và thương mại hóa dữ liệu tăng lên, dấu chân trực tuyến ngày càng dễ dàng truy tìm lại những gã khổng lồ công nghệ lớn và những kẻ nhắm mục tiêu vào những tổ chức mật ong này.
Trong các danh mục ứng dụng dành cho người trưởng thành, một số ứng dụng hiện có đang phải đối mặt với những thách thức mới ưu tiên quyền riêng tư—chỉ cần nhìn vào sự gia tăng của các ứng dụng nhắn tin được mã hóa như Telegram và Signal từ năm 2019 đến năm 2021. Trong không gian tiền điện tử, Brave đã chứng kiến sự tăng trưởng ấn tượng trong thị trường gấu gần đây, leo lên 66 triệu ATH MAU vào tháng 11 năm 2023. Để dễ hình dung, con số đó chiếm khoảng 15% cơ sở người dùng Firefox năm 2022. Do đó, nhiều dự án tiền điện tử hiện đang cạnh tranh để cung cấp các công cụ và giải pháp được sản xuất hấp dẫn giúp việc xây dựng các ứng dụng về quyền riêng tư trở nên dễ dàng nhất có thể.
Có vô số ví dụ về việc tận dụng công nghệ bảo mật trong tiền điện tử. Về phía người tiêu dùng, chúng tôi đang chứng kiến những thử nghiệm thú vị với các trò chơi bảo mật toàn chuỗi như poker và sương mù chiến tranh. Trong lĩnh vực DeFi, một số người đang xây dựng sách lệnh tối, là môi trường giao dịch mà những người tham gia thị trường đại chúng không thể xem được. (Để hiểu một chút, vào tháng 4 năm 2019, khối lượng thực hiện dark pool chiếm khoảng 40% khối lượng giao dịch vốn cổ phần truyền thống.) Thanh khoản dark pool cũng có thể thúc đẩy kết quả thị trường hiệu quả hơn bằng cách giảm MEV. Do tính chất công khai hoàn toàn của blockchain, nhiều công ty thương mại được thành lập bị cấm thực hiện các chiến lược phức tạp, vì vậy giao dịch tư nhân có thể mở ra cơ hội cho những người chơi tài chính chuyên nghiệp hơn tham gia vào hệ sinh thái tiền điện tử.
Việc thiếu quyền riêng tư của người dùng đối với tiền điện tử vẫn là một trở ngại trong việc mở rộng việc áp dụng. Để thích ứng với những kỳ vọng mới về quyền riêng tư, các nhà xây dựng ứng dụng tiền điện tử phải ưu tiên quyền riêng tư ngay từ đầu.
Vì vậy, các nhà xây dựng ứng dụng tiền điện tử nên điều hướng các giải pháp bảo mật như thế nào?
Các cách bảo vệ quyền riêng tư của người dùng
Các phương pháp phổ biến chính hiện được sử dụng để xây dựng các ứng dụng riêng tư là Môi trường thực thi đáng tin cậy (TEE), Không có kiến thức (ZK), Tính toán nhiều bên (MPC) và Mã hóa hoàn toàn đồng hình (FHE). Dưới đây là tổng quan ngắn gọn về từng phương pháp, cùng với các dự án tiêu biểu.
Toàn bộ lĩnh vực này vẫn đang ở giai đoạn đầu nên những so sánh sau đây chỉ là dự đoán về cách mỗi công nghệ sẽ phát triển trong vài năm tới. Các phương pháp này cũng không tương đương hoặc có thể hoán đổi cho nhau; tóm lại, chúng có thể được chia thành phần cứng chuyên dụng (TEE) và mật mã (ZK, MPC, FHE). Hơn nữa, nhiều trong số chúng thực sự chồng chéo lên nhau. Ví dụ: FHE phải được sử dụng cùng với ZK hoặc MPC. Nói như vậy, bằng cách kiểm tra quỹ đạo của từng phương pháp tiếp cận, chúng ta có thể rút ra những hiểu biết sâu sắc về cách quyền riêng tư phát triển rộng rãi hơn.
TEE
Mô tả: Môi trường điện toán ngoài chuỗi đáng tin cậy và an toàn
Dự án: ARM TrustZone, AWS Nitro, Intel SGX, Secret Network
ZK
Mô tả: Áp dụng mật mã không kiến thức để xác thực dữ liệu và tính toán riêng tư
Dự án: Aleo, Aztec, Mina, Nocturne, Privacy Pools
MPC
Mô tả: Thực hiện các phép tính chung trên các phần dữ liệu riêng tư riêng biệt
Dự án: Tỷ
FHE
Mô tả: Tính toán dữ liệu được mã hóa
Dự án: Fhenix, Inco, Kem chống nắng, Zama
Hai yếu tố chính trong việc lựa chọn cơ sở hạ tầng là các giả định về độ tin cậy về quyền riêng tư và hiệu suất. Đây là những thuật ngữ rất đa sắc thái và sơ đồ bên dưới giải thích cả hai khái niệm. Chúng minh họa các giả định rằng dữ liệu vẫn ở chế độ riêng tư (điều cực kỳ quan trọng đối với các nhà phát triển đang cân nhắc xây dựng các ứng dụng về quyền riêng tư) và sự đánh đổi liên quan đến việc đạt được mức hiệu suất cụ thể.
Theo thời gian, chúng ta có thể kỳ vọng các lực lượng thị trường sẽ mang lại kết quả hiệu quả hơn cho nhiều công nghệ này. Khả năng tăng tốc phần cứng và các chất xúc tác khác có thể cải thiện đáng kể hiệu suất của công nghệ mới, mặc dù khung thời gian vẫn chưa rõ ràng. Về lâu dài, mỗi cách tiếp cận này đều có thể có chỗ đứng trên thị trường.
Biểu đồ bên dưới so sánh từng khía cạnh chính, bao gồm: khả năng kết hợp, nghĩa là khả năng các ứng dụng khác tương tác với trạng thái quyền riêng tư; độ phức tạp về mặt kỹ thuật; tiềm năng tạo các giao thức phi tập trung; mức hiệu suất hiện tại, nghĩa là thông lượng tiềm năng; và các trường hợp sử dụng tốt nhất dựa trên trên các kích thước đã đề cập trước đó. Biểu đồ có thể được xem là sự cân bằng mà mỗi phương pháp mang lại cho mức hiệu suất của nó.
Như đã trình bày ở trên, mỗi cách tiếp cận đều có những đánh đổi khác nhau. Không ai có thể đánh bại hoàn toàn những người khác, nhưng mỗi người đều có những danh mục ứng dụng cụ thể phù hợp. Ví dụ: một công ty xây dựng sổ đặt hàng tối tập trung hơn có thể sử dụng TEE, trong khi một dự án xây dựng giao thức cho vay riêng tư có thể chọn FHE hoặc ZK.
Lưu ý rằng nhiều kỹ thuật có thể được kết hợp và giao điểm của chúng thường là một trong những cách tiếp cận thú vị nhất. Ví dụ: ZKP có thể được sử dụng để loại bỏ chức năng của toán tử khỏi sổ đặt hàng tối dựa trên TEE, trong khi MPC thường được sử dụng để phân phối khóa mã hóa trong FHE. Mục đích của việc phân loại này là chắt lọc những cân nhắc kỹ thuật cấp cao nhất cho từng phương pháp tiếp cận riêng lẻ. Cuối cùng, hạng mục này có ý nghĩa pháp lý rõ ràng đối với hoạt động có khả năng bất hợp pháp; điều quan trọng đối với các nhà xây dựng cơ sở hạ tầng là phải chú ý đến việc tuân thủ.
Ưu và nhược điểm của từng phương pháp
TEE
Môi trường thực thi đáng tin cậy (TEE) liên quan đến tính toán ngoài chuỗi trong một môi trường an toàn, đáng tin cậy. TEE đã được nhiều tổ chức mật mã sử dụng cho nhiều nhiệm vụ khác nhau và các ứng dụng bảo mật chỉ là một trường hợp sử dụng nhỏ. Chúng có thể dựa trên phần mềm hoặc phần cứng, nhưng phần cứng là phổ biến nhất. Bởi vì cơ sở hạ tầng nằm ngoài chuỗi và trong một môi trường biệt lập nên các giao dịch vẫn bị ẩn khỏi những người tham gia thị trường đại chúng.
Trong thực tế, điều này có thể giống như một nhà giao dịch đăng một lệnh mà không biết sổ lệnh đầy đủ và khớp lệnh nếu có thanh khoản ở phía bên kia của giao dịch trong nhóm mà không có bên nào tiết lộ giá mua hoặc giá bán của họ.
Một ứng dụng đáng chú ý của TEE cho đến nay là sổ đặt hàng tối và cơ sở hạ tầng tương tự đã tồn tại trong TradFi: “bể tối”, địa điểm giao dịch tư nhân bên ngoài thị trường công cộng và được điều hành bởi một số tổ chức tài chính lớn nhất thế giới: Sigma X và Morgan của Goldman Sachs. MS Pool của Stanley là hai ví dụ. Dark pool được sử dụng để hạn chế tác động của các giao dịch lớn trên thị trường.
Mặc dù TEE có hiệu suất cao và là phương pháp tập trung hiệu quả duy nhất được đề cập trong bài viết này nhưng nó cũng có nhiều nhược điểm khác nhau. Một lời chỉ trích là chúng chỉ là những cải tiến nhỏ so với hầu hết phần cứng truyền thống và tiềm ẩn những rủi ro tương tự. Các cuộc tấn công kênh bên là một vấn đề đáng chú ý và đã từng xảy ra trong quá khứ; các nhà phát triển cũng cần phải phụ thuộc nhiều vào đại diện của nhà sản xuất. Phải nói rằng, chúng vẫn rất thực tế, dễ xây dựng và hoạt động tốt.
lợi thế:
Cơ sở hạ tầng có chức năng, được thử nghiệm và vận hành
Hiệu suất tuyệt vời so với các lựa chọn thay thế hiện tại
sự thiếu sót:
Thường cần phải khởi động đủ thanh khoản cho các ứng dụng như dark pool
Sự phụ thuộc vào các nhà cung cấp tập trung như AWS và Intel, đôi khi bị tấn công và gây ra rủi ro kiểm duyệt/xóa nền tảng
ZK
Zero-know (ZK) có thể được sử dụng để chứng minh tính đúng đắn của các phép tính mà không tiết lộ bất kỳ thông tin nào. ZK là một công nghệ cực kỳ sâu rộng và quyền riêng tư chỉ là một trường hợp sử dụng nhỏ. Cho đến nay, ZK chủ yếu được sử dụng để mở rộng quy mô blockchain — chuyển các tính toán chuyên sâu ra ngoài chuỗi và sau đó sử dụng ZKP để xác minh tính chính xác của tính toán. Có nhiều ứng dụng ZK trong lĩnh vực quyền riêng tư, được chia đại khái thành ba loại: ZK chung, ZK L1/L2 và nhóm quyền riêng tư.
Đầu tiên, các nhà phát triển sử dụng ZK cho các ứng dụng bảo mật có thể xây dựng các mạch chứng minh của riêng họ từ đầu hoặc sử dụng zkVM. zkVM cung cấp môi trường thực thi cho mã tùy ý và tạo biên nhận ZKP để xác minh xem mã có được thực thi một cách trung thực mà không rò rỉ bất kỳ dữ liệu nào về tính toán thực tế hay không. Điều quan trọng là zkVM có thể khái quát hóa phải được kết hợp với các sơ đồ điện toán bảo mật phi tập trung (DPC) như Zexe.
Thứ hai, ZK L1 và L2 cho phép người dùng giao dịch với trạng thái quyền riêng tư trong hệ sinh thái hoặc chuyển các hoạt động riêng tư trên chuỗi sang các mạng này. Họ đã xây dựng một cách hiệu quả zkVM ưu tiên quyền riêng tư. Ví dụ Aleo, Aztec, Mina, v.v.
Cuối cùng, nhóm quyền riêng tư che giấu các giao dịch trên chuỗi công khai. Họ sử dụng ZK để xác minh địa chỉ gửi tiền của người dùng và ẩn dòng tiền đến địa chỉ rút tiền mới. Nhóm quyền riêng tư không chỉ có sẵn cho người dùng mà còn có thể được tích hợp với một số ứng dụng nhất định.
Điều quan trọng là về cơ bản ZK xác minh các trạng thái riêng tư, do đó vẫn phải có môi trường thực thi riêng tư để tạo bằng chứng. Trong nhiều trường hợp, đây là phía máy khách và trực tiếp trên thiết bị của người dùng (nơi dữ liệu riêng tư thực tế được lưu trữ ở dạng thô). Một ví dụ ban đầu về cách tiếp cận quyền riêng tư của ZK là danh tính phi tập trung, nơi người dùng có thể chứng minh các khía cạnh nhạy cảm trong danh tính của họ mà không để lộ dữ liệu thực tế trên chuỗi.
lợi thế:
Rất linh hoạt và phù hợp với nhiều trường hợp sử dụng quyền riêng tư
Có khả năng kết hợp cao, nghĩa là các ứng dụng có thể chuyển sang trạng thái bảo mật thụ động
sự thiếu sót:
Tính toán chuyên sâu, công nghệ này vẫn đang ở giai đoạn đầu (mặc dù xa hơn FHE)
Thường yêu cầu kiến thức về các ngôn ngữ lập trình hoặc mạch ZK khác nhau
MPC
Tính toán an toàn của nhiều bên (MPC) cho phép nhiều bên cùng thực hiện tính toán trên dữ liệu riêng tư, trong đó mỗi bên chỉ nắm giữ một phần dữ liệu riêng tư. Một bên không thể truy cập dữ liệu riêng tư và các bên khác không thể truy cập dữ liệu còn lại. MPC có nhiều trường hợp sử dụng trong mật mã (quản lý khóa là một ví dụ đáng chú ý), nhưng các ứng dụng về quyền riêng tư chỉ mới bắt đầu xuất hiện.
Thực tế, có hai cách để xây dựng loại MPC này: 1) người dùng là người tham gia tính toán liên kết hoặc 2) người dùng ủy quyền giao dịch cho một bên khác. Cách thứ nhất là lý tưởng xét từ góc độ giả định sự tin cậy, nhưng khó thực hiện hơn về mặt logic; hầu hết các dự án đều áp dụng cách tiếp cận thứ hai. Cũng cần đề cập rằng một rủi ro rõ ràng với MPC là sự thông đồng giữa các bên có thể kết hợp phân đoạn của họ để xem dữ liệu riêng tư.
MPC phù hợp nhất cho việc tính toán quyền riêng tư có sự tham gia của nhiều bên. Các phương pháp kỹ thuật khác, chẳng hạn như FHE, thường dựa vào MPC, vì vậy nếu số lượng bên tham gia lớn và được phân bổ hợp lý, đồng thời việc tính toán diễn ra một lần và không phức tạp lắm thì MPC có thể là đủ. Trò chơi poker phi tập trung là một trường hợp sử dụng tốt cho MPC.
lợi thế:
Có thể áp dụng cho nhiều trường hợp sử dụng quyền riêng tư liên quan đến tính toán một lần
sự thiếu sót:
Không mở rộng tốt với số lượng các bên liên quan
Không thể sử dụng cho các ứng dụng có thông lượng cao vì quá trình thực thi khá chậm
FHE
Mã hóa hoàn toàn đồng hình (FHE) cho phép tính toán trên các trạng thái riêng tư được mã hóa. Nói cách khác, người dùng có thể thực hiện giao dịch trực tuyến mà không tiết lộ bất kỳ thông tin nào về giao dịch. Khi người dùng trao đổi mã thông báo trên DEX hoặc gửi tiền vào nhóm cho vay, không có thông tin nào được tiết lộ về mã thông báo nào đã được trao đổi hoặc số lượng mã thông báo đã được gửi.
Nhưng chỉ riêng FHE là không đủ để bảo vệ quyền riêng tư. Hầu hết các phương pháp sử dụng một số kết hợp với MPC để phân chia các khóa mã hóa để không một bên tập trung nào có thể giải mã tất cả các trạng thái quyền riêng tư. ZK cũng thường được sử dụng để xác minh các giao dịch, bao gồm tính hợp lệ của đầu ra và đầu vào, do đó hợp đồng có thể tương tác với các quốc gia riêng tư mà không bị rò rỉ thông tin.
Công nghệ này vẫn đang ở giai đoạn đầu, với các sơ đồ như TFHE, được phát hành chỉ vài năm trước, cho phép đưa ra cả kết quả chính xác và gần đúng cho cả bốn phép toán chính. Ngoài ra, việc tăng tốc phần cứng là cần thiết để đạt được bất kỳ mức hiệu suất hợp lý nào. FHE cũng không có khả năng mở rộng đặc biệt tốt trong các vòng tính toán liên tiếp, có nhiễu ngẫu nhiên trong dữ liệu được mã hóa và dữ liệu sẽ tăng phi tuyến tính khi số lượng phép tính tăng lên. Mặc dù FHE đang ở giai đoạn phát triển sớm hơn các phương pháp được đề cập khác, nhưng nó là phương pháp tối ưu cho các tính toán đòi hỏi khả năng kết hợp cao với số lượng người tham gia ít, chẳng hạn như thị trường cho vay quyền riêng tư và ứng dụng tiêu dùng có khối lượng lớn.
lợi thế:
Cách duy nhất để chia sẻ trạng thái riêng tư trên chuỗi
Có thể áp dụng cho hầu hết các trường hợp sử dụng quyền riêng tư
sự thiếu sót:
Hiệu suất kém ở trạng thái hiện tại
Dựa vào các công nghệ khác như ZK và MPC, những công nghệ này có những thiếu sót và giả định đáng tin cậy riêng
trông chờ
Cơ sở hạ tầng và ứng dụng bảo mật hiện là điều cần thiết cho tiền điện tử và vẫn đang trong giai đoạn phát triển ban đầu. Chúng tôi kỳ vọng những giải pháp này sẽ phát triển nhanh chóng và có một tương lai đầy hứa hẹn.
Mỗi giải pháp bảo mật được trình bày ở đây đều có những ưu điểm khác nhau và phù hợp với các tình huống ứng dụng khác nhau. Danh mục quyền riêng tư đã xuất hiện quá sớm và rộng lớn đến mức còn quá sớm để nói rằng một cách tiếp cận duy nhất sẽ giành chiến thắng.
Về lâu dài, nhiều công nghệ mới liên quan đến quyền riêng tư chắc chắn sẽ xuất hiện. Danh mục này là một trong những danh mục năng động nhất và phát triển nhanh chóng, nhưng chưa rõ ràng trong không gian tiền điện tử. Và giai đoạn hiện nay rõ ràng chỉ là kỷ nguyên đổi mới đầu tiên.
Đặc biệt cảm ơn Ravital Solomon (Kem chống nắng), Sam Trautwein (Tristero), Shumo Chu (Nebra), Weiking, Nicola Greco (Protocol Labs) và nhóm Aztec, Aleo. Các quan điểm thể hiện trong bài viết này không nhất thiết thể hiện quan điểm của họ.
