以 PlatON 為例 談區塊鏈 隱私保護的技術現狀與未來發展_LAT:Mean Tamato

作者：吳卓鋮

從2014年伴隨著區塊鏈隱私概念的興起而出現眾多匿名幣以來，加密貨幣的熱門賽道可謂城頭變幻大王旗。時至今日，真正能將隱私保護技術落地的項目竟無一例，可事實上，隱私保護絕不應該與眾多紅極一時的炒作賽道混為一談。區塊鏈想要真正發展為一個虛擬的平行世界，避不開的是在這新世界中創建一個合理的經濟制度。

在傳統經濟體系中，生產要素只有土地與勞動力；工業時代增加了資本與企業家才能；而數字時代，數據已成為重要的生產要素。生產要素的市場化分配能提高生產效率，可數據“所見即所得”的特殊性卻導致它不像其他要素那樣存在價格。我們每個人都是數據的所有者和供應方，就像每個人都提供勞動力一樣，可我們卻沒有因為提供數據而獲得相應報酬。究其根本在于數據尚未實現私有化，這便是隱私保護技術的意義所在。

隱私保護的幾種技術

中國信息通信研究院依托中國通信標準化協會大數據技術標準推進委員會于2020年發布的《隱私保護計算技術研究報告》將隱私保護技術分為五種：聯邦學習、差分隱私、安全多方計算、同態加密、可信執行環境。其中，聯邦學習和差分隱私主要在機器學習領域應用較廣，且對原始數據的加密復雜度一般，不在討論范圍。此外，區塊鏈中還有一種基于零知識證明的隱私保護技術。

安全多方計算最早由圖靈獎獲得者，中國科學院院士姚期智于1982年提出。其技術邏輯是：在一個分布式網絡中，有N個互不信任的節點，每個節點持有數據x，并協同執行函數f(x)，最終得到各自的結果y，若各節點的y值相等，則可輸出為計算的結果。MPC的最大優點是做到了數據的百分百隱私保護，并且計算的結果也可以做到相對精確；挑戰點則是對帶寬的要求極高，當協同參與者較多時通訊水平將是一大考驗。目前的安全計算單個運算可以達到毫秒級，但在大數據場景下，一個數據應用或模型訓練涉及到上萬的數據樣本，運算效率和通訊負擔是阻礙MPC發展的瓶頸。

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同態加密是一種非對稱加密算法，所有參與者都可對數據進行加密和計算，但只有私鑰持有者可以對數據進行解密。HE的特殊之處在于，它允許在加密后的數據上直接進行計算，理論上計算結果與解密后的計算結果保持一致。可以想象，HE算法下的計算結果難以做到極高的精準度，如何權衡加密復雜度與計算精準度將是一大考驗。全同態加密目前仍基于理論階段，在可信度和靈活性，效率等各方面都相對較落后，實際運用時效率太低，構造方式和實現技術復雜，尚不能大規模商業應用。

可信執行環境是目前大規模商用最廣泛的技術，例如手機上的指紋解鎖，人臉識別等。TEE的數據加密必須依賴硬件設備，計算過程在基于硬件防護能力的隔離執行環境中進行，因此在安全性上需要依賴一個可信任的硬件廠商。TEE的應用項目主要有PhalaNetwork、OasisLabs、Enigma等，相比于其他隱私計算方案最接近實用場景。

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零知識證明是一種特殊的交互式證明，其中證明者知道問題的答案，他可以在不向驗證者提供任何有用的信息的情況下，使驗證者相信他的答案是正確的。零知識證明可實現靈活的數據計算交互和交叉驗證，但實現難度仍然較高，因為需要通過反復舉例驗證才能證明答案為真，這對算力要求非常高。目前能夠生成證明的效率在7秒左右，需要大量的算力來提高計算速率。以太坊二層鏈ZKrollup就是應用零知識證明，因此ZKrollup的意義不僅在于擴容，更能協助以太坊實現鏈下隱私計算。

隱私計算目前面臨最大的挑戰在于如何提高隱私保護效率，實現大規模的商用落地。以上幾種技術，無論是基于計算的HE或MPC，還是基于驗證的ZKP，都存在這個問題。唯一能實現商業應用的TEE則依賴于硬件設施，而專用計算硬件的研發與生產需要龐大的前期成本，因此這也是為何隱私計算概念從2014便已出現，可至今也沒有一個真正落地的項目。這更像是產業區塊鏈，與我們傳統意義上區塊鏈有所不同，它需要打通虛擬世界與現實世界的聯系。

PlatON隱私保護設計是將上述部分技術相結合，力求從三個角度實現網絡全方面隱私：隱私計算、隱私驗證、專用隱私電路。首先通過MPC和HE實現隱私計算；然后通過ZKP和可驗證計算對計算結果進行驗證；最后結合合約計算化，將經過加密的智能合約編譯成電路，以電路的形式拆分成多個子任務，通過激勵機制吸引網絡中的閑置算力對子任務進行計算，解決上述技術普遍存在的效率問題。這種思路事實上也借鑒了以太坊的ZKrollup，將復雜運算移至鏈下，只將計算結果傳回主鏈。由于需要將智能合約編譯成電路，因此PlatON團隊必須與業界主流硬件廠商合作，用硬件的方式進一步提高計算性能。

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HBC是HBTC霍比特交易平臺所推出的全新通證模型的平臺幣，是原先平臺幣BHT的升級，平臺創新地推出了10倍PE定價回購模型和霍比特隊長激勵模型。此外，HBTC霍比特還啟動“眾籌流動性即上幣”方案，重新定義交易所上幣模式，解決低流動性的生存危機。[2020/6/29]

PlatON的特殊的PoS共識算法

根據官方白皮書，PlatON將在合適的時候推出基于FPGA/ASIC的專用計算硬件，這不是簡單的PoW挖礦，PoW只是共識協議的一種，只要社區達成一致，PoW完全可以改成另一種共識，例如PoS，以太坊便在朝這個方向實踐。但PlatON是將共識與算力分離，算力只用于執行隱私保護計算。PlatON公鏈起到計算任務分發、計算任務與算力匹配以及交易記錄等功能，核心計算工作都發生在公鏈外。當然，你可以將這理解為一種變相的PoW，但隱私計算不是一種無意義的謎題破解游戲，即使離開區塊鏈，這些計算硬件一樣可以投入到中心化的世界提供隱私保護作用。

HBTC霍比特交易所以 3.3369USDT價格完成HBC回購:據HBTC（原BHEX）霍比特交易所官方公告，在全新的通證模型規則下，HBTC霍比特交易所每日以10倍PE定價從二級市場上回購HBC。今日10倍PE回購價格為3.3369USDT，5倍PE回購價格為1.6684 USDT，回購收入為25231 USDT，其中10%的市價回購額為2523.1 USDT。

HBC是HBTC霍比特交易平臺所推出的全新通證模型的平臺幣，是原先平臺幣BHT的升級，平臺創新地推出了10倍PE定價回購模型和霍比特隊長激勵模型。此外，HBTC霍比特還啟動“眾籌流動性即上幣”方案，重新定義交易所上幣模式，解決低流動性的生存危機。[2020/6/23]

由此筆者推測，PlatON的生態維護方式或將分為兩部分：一部分是采用PoS協議獲取固定出塊獎勵，一部分是提供算力獲得數據需求方的勞務費。

PoS部分，首先概述一下業界主流的四種模式：Chain-Based、DPoS、VRF與BFT。Chain-Based就是最早的PoS，根據持有token的數量選擇驗證人進行區塊生產，以太坊目前采用的就是這種模式。DPoS是每個token持有人把權利委托給部分代表，由代表參與區塊的生產和驗證，EOS目前采用這種模式。VRF是通過可驗證隨機函數隨機選取驗證節點，目前比較有代表性的項目包括Dfinity、Algorand等。BFT是選出驗證節點后通過拜占庭容錯協議進行多輪投票以確認最終區塊，目前NEO采用這類共識算法。根據官方藍皮書，PlatON采用一種特殊的PoS共識算法——Giskard，由PPoS與BFT組成。PPoS本質上是Chain-Based與VRF的結合，首先將節點權益映射在二項分布累計分布函數上，然后運用VRF隨機選取驗證節點。這種共識的好處是選取的節點具有隨機性，與節點權益大小無線性關系。節點確認后，各節點通過BFT協議對產生的區塊進行驗證，最終達成區塊共識，這樣可以降低某個區塊被惡意節點控制的概率。Giskard共識機制理論上可以內生地抑制礦池的規模擴張，以保證PlatON公鏈的去中心性和安全性。

HBTC霍比特交易所以 3.2707USDT價格完成HBC回購:據HBTC（原BHEX）霍比特交易所官方公告，在全新的通證模型規則下，HBTC霍比特交易所每日以10倍PE定價從二級市場上回購HBC。今日10倍PE回購價格為3.2707USDT，5倍PE回購價格為1.6353 USDT，回購收入為16,371 USDT，其中10%的市價回購額為1,637.1 USDT。

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第二部分是提供隱私計算，以獲取數據需求方的勞務費。筆者認為這是PlatON共識協議的精髓，如果該共識效果能達到預期，那么數據這一要素的市場化定價將得以實現。數據交易過程中存在兩個問題：一是所有權不明晰，容易在未經授權的情況下被使用；二是數據結構多樣，難以按統一標準量化。藍皮書中顯示的方法是使用HE和MPC等密碼學技術進行數據確權，確定數據的所有者。數據交易過程中堅持數據主權原則，使得在不影響數據所有權的前提下交易數據使用權成為可能。數據定價有兩種方法：第一種是絕對定價，即數據使用者愿意為獲得數據而付出的代價；第二種是相對定價，即給定一個數據集和一個共同任務，評估數據集的成員對完成該任務的貢獻。相對定價運用了Shapley值作為重要評估工具，這是著名經濟學家LloydShapley在1953年研究合作博弈時引入的一個重要概念。

行業發展現狀

隱私保護賽道主要有兩條發展路徑，其一是匿名幣，其二是隱私公鏈。

匿名幣有代表性包括XMR、DASH、ZEC、XZC等，XMR作為該領域的頭部項目在2014年就出現了。這項技術只需對發送者、接收者、交易金額和交易IP等信息的加密即可，這樣便只有參與交易的雙方可以通過私鑰查看交易信息。由于貨幣流通不存在太多復雜信息，因此加密貨幣要實現匿名交易并非難事，這項技術目前已經十分成熟。事實上BTC也在通過社區投票來升級隱私算法，諸如CoinJoin等技術可以將多筆交易合并來掩蓋UTXO的上游。

隱私公鏈技術則較為復雜，它本質是對智能合約進行加密，需要對輸入和輸出數據以及網絡狀態進行加密，使其對用戶本人以外的所有方隱蔽。目前發展前景最廣闊的當屬以太坊的二層網絡ZKrollup和波卡的平行網絡Phala，但這些只能作為子鏈或平行鏈存在，主要是為主鏈提供數據計算，計算結果須傳回主鏈。而若想開發一條獨立的隱私公鏈，難度猶在上述技術之上，目前的頭部項目當屬PlatON與Oasis，一旦完成其潛力將無比巨大。原因是：作為獨立公鏈，它們既可以直接在主鏈上開發隱私智能合約，又可以作為側鏈或平行鏈為其他公鏈提供隱私計算。Oasis團隊成員包括來自伯克利大學的DawnSong教授以及多位世界領先的安全專家，目前已獲得了包括BinanceLabs、a16z等投資機構在內的4500萬美元投資。并且，Oasis已實現與以太坊網絡的交互，逐漸有開發者嘗試在Oasis網絡上建立的NFT項目。PlatON目前已獲得高山資本、HashGlobalCapital等機構5000萬美金的投資，與Oasis相同之處在于，二者都實現高并發的隱私計算；創新之處在于，PlatON網絡除了共識網和隱私計算網，還有一層獨立的AI網絡，旨在實現大數據模型訓練。

引用

中國通信院，《隱私保護計算技術研究報告》

《PlatON.經濟藍皮書》

《PlatON.白皮書》

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