Variant：以黑暗構建，繪製當前加密隱私格局
原文作者：Derek Walkush，Variant Fund 投資合夥人
原文編譯：Luffy，Foresight News
未來，大多數鏈上交易可能都是隱私的。
加密貨幣的透明性束縛了許多應用程式開發人員。開發人員可以使用敏感用戶資料建立應用程式的設計空間非常廣闊，從遊戲到隱私訂單簿再到MEV 基礎設施。
從2015 年到2022 年，資料外洩事件增加了一倍多，科技消費者現在更加關注個人資料的保護。雖然對隱私的關注可能會起起落落，但一個更大的趨勢逐漸清晰：隨著海量數據收集和數據商業化的增長，在線足跡越來越容易追溯到大型科技巨頭和針對這些蜜罐的外部對手。
在成熟的應用程式類別中，一些現有應用程式正面臨新的隱私優先挑戰者，看看2019 年至2021 年加密訊息應用程式（例如Telegram 和Signal）的崛起就知道了。在加密貨幣領域，Brave 在最近的熊市中取得了令人印象深刻的成長，在2023 年11 月攀升至6,600 萬的ATH MAU。從長遠來看，這大約佔Firefox 2022 年用戶群的15% 。因此，許多加密項目現在競相提供引人注目的產品化工具和解決方案，使建立隱私應用盡可能簡單。
在加密貨幣中利用隱私技術的例子不勝枚舉。在消費者方面，我們看到了令人興奮的撲克和戰爭迷霧等全鏈隱私遊戲的實驗。在DeFi 領域，有些人正在建立「暗訂單簿（dark order books）」，這是公開市場參與者無法查看的交易環境。 （補充一點背景， 2019 年4 月，暗池執行的交易量約佔傳統股票交易量的40% ）暗池流動性還可以透過降低MEV 來推動更有效的市場結果。由於區塊鏈的完全公開性質，許多成熟的交易公司被禁止執行複雜的策略，因此隱私交易可以為更專業的金融參與者進入加密生態系統打開大門。
加密貨幣缺乏用戶隱私仍然是擴大採用的瓶頸。為了適應新的隱私期望，加密應用程式建構者必須從一開始就優先考慮隱私。
那麼，加密應用程式建構者應該如何駕馭隱私解決方案？
保護用戶隱私的方法
目前建構私人應用程式的主要通用方法是可信執行環境（TEE）、零知識（ZK）、多方計算（MPC）和完全同態加密（FHE）。以下簡要概述每種方法以及代表性項目。
整個領域還處於非常早期的階段，因此以下比較只是對未來幾年每種技術發展的預測。這些方法也不等同或可以互換；概括起來，它們可以大致分為專用硬件（TEE）和密碼學（ZK、MPC、FHE）。此外，其中許多實際上是重疊的。例如，FHE 必須與ZK 或MPC 結合使用。話雖如此，但透過研究每種方法的發展軌跡，我們可以得出關於更廣泛的隱私如何發展的見解。
TEE
描述：可信任、安全的鏈下運算環境
項目：ARM TrustZone、AWS Nitro、Intel SGX、Secret Network
ZK
描述：應用零知識加密技術驗證私有資料和運算
項目：Aleo、Aztec、Mina、Nocturne、Privacy Pools
MPC
描述：對私有資料的單獨片段進行共同計算
項目：Nillion
FHE
描述：加密資料的計算
項目：Fhenix、Inco、Sunscreen、Zama
選擇基礎設施的兩個關鍵因素是隱私信任假設和效能。這些都是非常微妙的術語，下面的圖表解釋了這兩個概念。它們顯示了資料保持隱私的假設（它們對於考慮建立隱私應用程式的開發人員極為重要）以及實現特定效能水準所涉及的權衡。
隨著時間的推移，我們可以預期市場力量將為其中許多技術帶來更有效率的成果。硬件加速和其他催化劑可能會顯著提高新技術的性能，儘管時間範圍仍相當不清楚。從長遠來看，這些方法中的每一種都可以在市場上佔有一席之地。
下圖比較了每個關鍵維度，包括：可組合性，意味著其他應用程序與隱私狀態互動的能力；技術複雜性；創建去中心化協議的潛力；當前性能水平，意味著潛在的吞吐量；以及基於前面提到的維度的最佳用例。該圖表可以被視為每種方法對其性能水平所做的權衡。
如上所示，每種方法都有不同的權衡。任何一個都不會完勝其他方法，但每個都有合適的特定類別的應用程式。例如，建構更中心化的暗訂單簿的公司可以使用TEE，而建構隱私借貸協議的項目可以選擇FHE 或ZK。
請注意，許多技術可以組合起來，它們的交叉點通常是一些最有趣的方法。例如，ZKP 可用於移除基於TEE 的暗訂單簿的算子功能，而MPC 通常用於在FHE 中分發加密金鑰。這些分類的目的是提煉每種獨立方法的最高等級技術考量。最後，該類別對潛在非法活動具有明顯的監管影響；對於基礎設施建設者來說，注意合規性至關重要。
每種方法的優點和缺點
TEE
可信任執行環境（TEE）涉及可信任、安全環境中的鏈下計算。 TEE 已被許多加密組織用於各種任務，而隱私應用程式只是其中一個小的用例。它們可以是基於軟件或硬件的，但是硬件最為普遍。由於該基礎設施處於鏈下且處於孤立的環境中，因此交易對公共市場參與者來說仍然是隱藏的。
實際上，這可能看起來像交易者在不知道完整訂單簿的情況下發布訂單，並且如果池中該交易的另一方有流動性則進行匹配，而沒有任何一方透露他們的出價或要價。
到目前為止，TEE 的一個顯著應用是暗訂單簿，TradFi 中已經存在類似的基礎設施：「暗池」，這是公開市場之外的隱私交易場所，由一些世界上最大的金融機構運營：高盛的Sigma X 和摩根士丹利的MS Pool 就是兩個例子。暗池用於限制大額交易對市場的影響。
雖然TEE 性能很高，它是本文中提到的唯一有效的中心化方法，但它有各種缺點。一種批評是，與大多數傳統硬件相比，它們僅是微小的改進，並且具有類似的風險。旁路攻擊是一個值得注意的問題，並且過去曾發生過；開發人員還需要非常依賴製造商的代表。話雖如此，它們仍然非常實用、易於構建且性能卓越。
優點：
基礎設施功能強大、經過測試且已運行
與目前替代品相比性能優異
缺點：
通常需要為暗池等應用引導足夠的流動性
依賴AWS、Intel 等中心化供應商，這些供應商雖然偶爾會遭到攻擊，並引入了審查/ 去平台化風險
ZK
零知識（ZK）可以用來在不洩露任何資訊的情況下證明計算的正確性。 ZK 是一項影響極度深遠的技術，隱私只是一個很小的用例。迄今為止，ZK 主要應用於區塊鏈擴展——將密集計算移至鏈下，然後使用ZKP 來驗證計算的正確性。隱私領域有多種ZK 應用，大致分為三類：通用ZK、ZK L1/L2 和隱私池。
首先，利用ZK 進行隱私應用的開發人員可以從頭開始自行建構證明電路，或使用zkVM。 zkVM 為任意代碼提供執行環境，並產生ZKP 收據，驗證代碼是否誠實執行，而不會洩露任何有關實際計算的數據。重要的是，可泛化的zkVM 必須與Zexe 等去中心化隱私運算(DPC) 方案結合。
其次，ZK L1 和L2 允許使用者在一個生態系統中與隱私狀態進行交易，或將隱私鏈上操作轉移到這些網絡。他們有效地建構了隱私優先的zkVM。例如Aleo、Aztec、Mina 等。
最後，隱私礦池掩蓋了公共鏈上的交易。他們使用ZK 來驗證用戶的存款地址，並隱藏資金流向新的提款地址。隱私池不僅供用戶使用，還可以與某些應用程式整合。
重要的是，ZK 本質上是驗證隱私狀態，所以仍然必須有一個隱私的執行環境來產生證明。在許多情況下，這是客戶端並直接在用戶的裝置上（其中儲存原始形式的實際隱私資料）。 ZK 在隱私方面的早期例子是去中心化身份，使用者可以證明其身份的敏感方面，而無需在鏈上公開實際資料。
優點：
具有很強的通用性，適用於許多隱私用例
可組合性強，這意味著應用程式可以進入被動隱私狀態
缺點：
計算強度大，技術仍處於早期階段（儘管比FHE 更進一步）
通常需要了解不同的程式語言或ZK 電路
MPC
安全多方計算（MPC）使多方能夠聯合對隱私資料進行計算，其中每一方僅持有隱私資料的一部分。一方無法存取私有數據，而不同的各方也無法存取其餘數據。 MPC 在加密領域有許多用例（密鑰管理是一個值得關注的例子），但隱私應用程式才開始出現。
實際上有兩種方法可以建構此類MPC： 1）使用者是共同計算的參與者，或2）使用者將交易委託給另一方。從信任假設的角度來看，第一種是理想的，但在邏輯上更難以執行；大多數項目採用第二種方法。還應該提到的是，MPC 的一個明顯風險是各方之間的合謀，他們可能會組合他們的分片來查看隱私資料。
MPC 最適合用於涉及多方參與的隱私計算。 FHE 等其他技術方法通常依賴MPC，因此如果參與者數量很大且分佈適當，同時計算是一次性的且不是非常複雜，那麼MPC 可能就足夠了。去中心化撲克遊戲是MPC 很好的用例。
優點：
可應用於許多涉及一次性計算的隱私用例
缺點：
不能很好地適應參與方的數量
不能用於高吞吐量應用程序，因為執行速度相當慢
FHE
全同態加密(FHE) 允許在加密的隱私狀態上進行計算。換句話說，用戶可以在鏈上進行交易，而無需透露任何有關交易的信息。當用戶在DEX 上交換代幣或存入貸款池時，不會透露交換哪些代幣或存入多少代幣的資訊。
但只依賴FHE 不足以保護隱私。大多數方法都使用與MPC 的某種組合來對加密金鑰進行分片，因此沒有一個中心化方能夠解密所有隱私狀態。 ZK 也經常用於驗證交易，包括輸出和輸入的有效性，因此合約可以在不洩露資訊的情況下與隱私狀態互動。
該技術仍處於非常早期的階段，TFHE 等方案在幾年前才發布，可實現所有四種主要數學運算的精確輸出和近似輸出。此外，硬件加速對於任何合理的性能水平都是必需的。 FHE 在連續輪次計算中的擴展性也不是特別好，加密資料中有隨機噪音，隨著計算的增加，數據會非線性成長。雖然FHE 處於比其他提到的方法更早的開發階段，但它對於需要少量參與者的高可組合性的計算來說是最佳的，例如隱私借貸市場和大額消費者應用程序。
優點：
鏈上共享隱私狀態的唯一方法
可應用於大多數隱私用例
缺點：
目前狀態下效能很差
依賴ZK 和MPC 等其他技術，這些技術都有自己的缺點和信任假設
期待
隱私基礎設施和應用程式現在是加密貨幣的必需品，並且仍處於開發的初始階段。我們預計這些解決方案會快速發展，而且前景看好。
這裡介紹的每個隱私解決方案都有不同的權衡，並且適合不同的應用場景。隱私類別出現得如此之早且規模如此之大，單一方法將獲勝的說法言之過早。
從長遠來看，許多與隱私相關的新技術將不可避免地出現。這一類別是加密貨幣領域最具活力和快速發展，但不透明的類別之一。而當前階段顯然只是創新的第一個時代。
特別感謝Ravital Solomon (Sunscreen)、Sam Trautwein (Tristero)、Shumo Chu(Nebra)、Weiking、Nicola Greco (Protocol Labs) 和Aztec、Aleo 團隊。本文所表達的觀點不一定代表他們的觀點。
