Что такое Trusted Execution Environment
Trusted Execution Environment (она же TEE) — это изолированная на аппаратном уровне область системы, которая защищает код и данные от внешнего доступа. Иначе говоря, это особая область в процессоре, защищающая обработку данных даже от скомпрометированной операционной системы. То есть что-то вроде особого «черного ящика» на чипе, когда вообще все, что происходит внутри, не может быть прочитано или изменено извне. При этом TEE не является чем-то уникальным для блокчейна — такие технологии уже продолжительное время используются в смартфонах и процессорах компьютеров.
Ключевая идея TEE-криптографии — сделать максимально безопасными удаленные вычисления.
Допустим, пользователю нужно выполнить программу на чужом компьютере, которому он не доверяет, но при этом хочет гарантированно получить корректные результаты и — чтобы его исходные данные не оказались скомпрометированы. В блокчейн-средах эта проблема особо актуальна, ведь децентрализованные узлы принадлежат разным людям, и ни один из них не должен иметь возможность влиять на подобные вещи.
Будьте в курсе движения ваших монет
Алерты, котировки в реальном времени и новости рынка — в одном приложении
Наведите камеру телефона, чтобы установить
4,8 на основе 40 К оценок в App Store и Google Play
Как работает TEE
Trusted Execution Environment работает как отдельная, особая часть системы (анклав), недоступная для любых программ, за исключением нескольких заранее одобренных пользователем. Зашифровать и расшифровать данные в таком случае можно с помощью защитного модуля в процессоре, отвечающего за TEE.
На входе устройство получает шифротекст, потом проводит внутри необходимые вычисления и по итогу передает результат вовне. Сам анклав формирует криптографическое доказательство подлинности и выполняемого ожидаемого кода, что подтверждается подписью производителя. Эта процедура так же известна как Remote Attestation («удаленная аттестация»).
В качестве примера основы для TEE можно привести решение компании производителя процессоров Intel — расширение Intel SGX (Software Guard Extensions), отвечающее за набор инструкций по созданию программно-аппаратных анклавов приложениями. Еще один пример — технология ARM TrustZone, на базе которой на операционной системе Android может работать Trusted Execution Environment.
Зачем TEE нужен в блокчейне
Конкретное применение TEE в блокчейн-средах, по сути, ограничивается лишь идеями разрабочиков конкретных проектов. Можно выделить несколько примеров полезных способов применения доверенной среды исполнения:
-
обрабатывать скрытую информацию, вроде закрытых смарт-контрактов, конфиденциальных параметров в DeFi, управления криптографическими ключами и так далее;
-
оптимизировать работу — часть вычислений проводится оффчейн в закрытой доверенной среде, а результаты уже верифицируются ончейн;
-
организовывать систему голосования — в перспективе это сбор голосов, например в рамках управления DAO с последующей обработкой, подсчетом и публичным оглашением результатов, с сохранением «тайны голосования» участниками;
-
защищать от MEV-атак; поскольку обработка части чувствительных данных переносится в защищенную изолированную среду, это гипотетически может помочь от разного рода атак с максимальной извлекаемой ценностью, когда недобросовестный пользователь пользуется публичной доступностью данных;
-
повышать производительность; криптографические альтернативы вроде доказательства с нулевым разглашением (ZKP) и полностью гомоморфного шифрования (FHE) обладают определенными ограничениями, ввиду чего повышение конфиденциальности вычислений за счет TEE в некоторых сценариях выглядит предпочтительнее.
Сравнение с FHE и ZKP
Первая слабость Trusted Execution Environment: это далеко не единственный способ обеспечить конфиденциальность вычислений. В блокчейн-системах все чаще используют решения, которые опираются и на другие технологии, в частности на ZKP и FHE. Грубо говоря, они сами представляют собой приемы, в рамках которых исключается доверие пользователем к другой стороне.
TEE же переносит это доверие на конкретного производителя чипа, такого как компания Intel. Если его аппаратно-программное решение окажется скомпрометировано — вся конфиденциальность окажется под угрозой.
Второй нюанс — производительность. Казалось бы, FHE решает схожую задачу. Позволяет выполнять определенные математические операции непосредственно над зашифрованными данными, а уже после расшифровки результата пользователь получает итог вычислений, как если бы операции выполнялись над исходными открытыми данными.
Иначе говоря, вычисления происходят без раскрытия данных. Проблема состоит в том, что вычисления в FHE происходят значительно медленнее обычных вычислений — за счет сложной криптографии и, как следствие, роста шума по мере увеличения операций над шифротекстом. Напротив, в TEE не требуется такая избыточная криптография, поскольку защищена сама среда исполнения.
Третье отличие — цель, которую преследуют разработчики, имплементируя конкретный метод. Вышеупомянутый ZKP подтверждает знание информации, не раскрывая ее. То есть акцент смещается не столько в сторону вычислений, сколько в сторону подтверждения знания валидных данных. На практике все эти подходы не столько конкурируют, сколько дополняют друг друга.
Примеры проектов с TEE
-
Secret Network — блокчейн с конфиденциальными смарт-контрактами на основе TEE. Сеть запущена в 2020 году. Разработчики позиционируют свой проект как «центр конфиденциальных вычислений для Web3» и блокчейн, где «конфиденциальность обеспечена по умолчанию благодаря технологии доверенной среды исполнения».
-
Проект Phala Network изначально создавался как парачейн Polkadot, а сегодня это децентрализованная облачная платформа конфиденциальных вычислений, ориентированная в том числе на искусственный интеллект. Phala Network использует технологию TEE как для обработки данных, так и запуска ресурсоемких программ.
-
Еще один проект, использующий доверенную среду исполнения, — блокчейн первого уровня Oasis Network. Разработчики позиционируют решение, как «ориентированное на конфиденциальность», где взаимодействие с TEE реализовано на особом архитектурном уровне ParaTime layer.
Вывод
Технология Trusted Execution Environments дает блокчейнам возможность выполнять конфиденциальные вычисления. Однако доверие к производителю чипа, уязвимость к физическим атакам и сложность разработки не позволяют назвать технологию панацеей. Доверенная среда исполнения не заменяет иные криптографические методы вроде полностью гомоморфного шифрования или доказательства с нулевым разглашением. Напротив, все эти решения все чаще дополняют друг друга.
Данный материал и информация в нем не являются индивидуальной или иной другой инвестиционной рекомендацией. Мнение редакции может не совпадать с мнениями аналитических порталов и экспертов.