CPU:隱私計算詞典丨藏在房子里的保險柜——可信執行環境_Phala

前言：隱私計算賽道作為當下的風口賽道，無數企業紛紛涌入，搶跑占道。作為一家專注于區塊鏈隱私計算賽道科普入門的垂直媒體，同時也是針對隱私計算興趣者開放的“純天然”、低門檻入口，我們匯總并分類了隱私計算行業內晦澀難懂的名詞，編寫了「隱私計算詞典」板塊，幫助大家理解、學習。

主流的隱私計算技術有三類——

基于密碼學的安全多方計算基于可信硬件的可信執行環境基于人工智能的聯邦學習在前兩篇文章中，我們介紹了關于安全多方計算的相關概念，此篇我們來學習「TEE可信執行環境」。

「TEE可信執行環境」全稱TrustedExecutionEnvironment。顧名思義，可信執行環境技術可以提供一個受信任的環境，進行隱私數據處理、計算等執行操作。

北京大學研究員肖臻：當前隱私計算方案普遍計算效率較低:金色財經現場報道，10月22日，2021云棲大會-螞蟻鏈“區塊鏈+”可信鏈接技術發展與實踐分論壇在杭州舉行。北京大學研究員、博士生導師肖臻以《區塊鏈+隱私計算融合技術趨勢》為題進行分享。他指出，隱私計算的目標是數據所有權和數據使用權的分離，前景十分宏偉。但現在，隱私計算的發展仍處于早起階段，并沒有實現通用。其涵蓋了聯邦學習、安全多方計算、同態加密、零知識證明、TEE可信執行環境等技術。

肖臻指出，當前隱私計算方案普遍計算效率較低，零知識證明驗證效率低，同態加密消耗資源多，查分隱私降低模型精度。而TEE的新人員與硬件廠商高度綁定，影響可信度，同時存在側信道攻擊的可能性，存在安全隱患。

肖臻介紹，區塊鏈領域中應用最多的零知識證明是zk-SNARK技術。Zcash是zk-SNARK的第一個廣泛的應用，Filecoin利用zk-SNARK完成了復制證明和時空證明。[2021/10/22 20:49:21]

如果用一個詞來概括這項技術的特點，就是「隔離」。?具體來說，該技術采用了一種基于硬件和操作系統的安全架構，通過技術手段在CPU中建立一個硬件層面完全封閉的環境，這個環境不一定會占有CPU的物理位置，也許只是在邏輯上占用了一定的執行空間。空間內部與外部進行信息隔離，敏感數據可以在這個安全空間中進行計算，過程機密且不受外界干擾。?

成都：已確定隱私計算、區塊鏈等未來產業發展新賽道:8月16日消息，據“成都發布”官方公眾號消息，成都市秉持產業生態圈理念，建立新賽道企業培育庫，加快培育一批平臺型龍頭企業和新經濟“城市合伙人”，打造若干個最適合功能區主導產業發展的賽場場景，搭建產業爆發新生態載體，目前已經確定了包括區塊鏈等在內的未來產業發展新賽道，具體包括：6G、隱私計算、區塊鏈、量子計算、衛星互聯網、工業互聯網。[2021/8/16 22:17:00]

舉個例子：將CPU比作一棟房子，人們通過技術、算法在房子里設立了一個TEE保險柜，保險柜中是正在運行計算的隱私數據或代碼，即便是房子的主人，也無法讀取保險柜中的數據，或是去干涉數據運算的過程。?

波卡隱私計算平行鏈Phala正在準備預備主網開發計劃:12月13日，波卡上的隱私計算平行鏈PhalaNetwork發布最新周報，內容顯示團隊已準備預備主網開發計劃。當前全網算力值超過270,000，相當于3857個CPU核心在為Phala提供隱私算力。[2020/12/14 15:07:11]

TEE可信執行環境具有以下特點：?

高安全性TEE與外部隔離，隱私數據、代碼能夠得到保護，具有較強的安全性和抗攻擊性。?

高性能TEE運行在智能移動設備的CPU上，在進行機密數據計算時，可以充分使用CPU的全部性能。?

高通用性擁有CPU的智能設備基本都具備TEE，并且除了數據和代碼，TEE中還可以同時運行多個可信應用，因此通用性高。

動態 | 去中心化隱私計算方案ZEXE正式在Github上建立代碼庫:新的去中心化隱私計算方案ZEXE正式在Github上建立代碼庫。ZEXE 方案由研究人員Sean Bowe（Zcash）、Alessandro Chiesa（加州大學伯克利分校）、Matthew D. Green（約翰霍普金斯大學）等人通過論文《Zexe：Enabling Decentralized Private Computation》提出，利用包括零知識證明、遞歸證明合成等密碼學知識，在保護數據隱私的前提下，實現高效的鏈下計算和鏈上驗證。該方案目前尚處于學術概念驗證階段。[2019/4/7]

快速通信與TEE相對應的是通用執行環境REE，是指所有移動智能設備通用的環境。TEE可以快速訪問REE的內存，反之則不行。?

在實際使用中，REE能夠提供豐富而靈活的功能，但安全性低；TEE功能較單一，但安全性高。因此，現多采用TEE與REE相結合的形式，為設備終端提供功能服務。

當REE中涉及隱私數據需要進行計算時，便將加密數據送入可信執行環境TEE中，隱私數據在TEE內部被解密為明文再進行計算。

正是因為TEE能夠實現“數據可用不可見”，因此在實際應用場景中，很多用例都采用了TEE技術，例如：?

內容保護：防止電影、音樂、藝術作品等被盜用。金融服務：電子支付等交易場景。生物認證：面部識別、指紋認證等身份認證。機密保護：企業或政府的機密信息保護。我們以智能手機的生物認證為例——?得益于科技的進步與發展，智能手機的功能日益變得強大，手機基本成為了每個人生活中的必備物品。?

而手機鎖屏是大家最常見的手機功能之一，用于人們在不使用設備或設備丟失時，能夠有效防止手機中存儲的信息被其他用戶讀取或操作，造成隱私泄漏、資產轉移等安全性問題。?

手機采用的鎖屏機制，是由REE運行的操作系統提供的鎖屏服務，而在鎖屏情況下解鎖一般需要用戶輸入密碼、指紋識別或面容識別。?

在屏幕鎖屏和解鎖的過程中，TEE和REE具體如何運作？?

REE提供鎖屏服務，對屏幕進行鎖定手機需要解鎖時，用戶輸入解鎖信息，調用TEE中的可信應用TEE提供安全鎖屏應用，對用于解鎖屏幕的隱私信息進行驗證驗證結果反饋給REE，REE根據TEE的驗證結果，實現屏幕解鎖或者提示解鎖信息錯誤由此可知，可信應用也在TEE中運行。可信應用之間通過密碼學技術進行隔離，無法獲取或計算其它可信應用的數據，而可信應用在執行前，需要做完整性驗證，所以更加保證了安全。

簡單來說，TEE即通過建立一個可信區域，用于隱私數據運算或是可信應用運行，保證執行過程中的數據信息安全，實現數據“可用不可見”。?

誠然，具有高安全性、高性能等優勢的TEE可信執行環境技術為隱私計算提供了可行的技術支持。但我們無法否認TEE并非完美，從數據安全角度來看，由于TEE完全依賴可信硬件且計算集中，的確存在安全隱患和缺乏公平性。

盡管只言片語中看起來TEE只是隱私計算的一部分，但得益于其可以形成極高安全性的代碼執行空間，在區塊鏈領域可以有效解決智能合約執行時的代碼泄露等問題。

近幾年，有不少區塊鏈項目開始探索TEE與區塊鏈結合應用的可行性。可以肯定的是，未來將會有更多的區塊鏈項目采用TEE技術來保護數據隱私。?

而在廣泛應用之前，如何利用好區塊鏈優勢解決TEE的集中計算，將TEE執行環境擴容，實現多個TEE內存高效共享等問題，都將是具有挑戰性的話題。?

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