Mạng Ika: Đổi mới MPC dưới một giây trong hệ sinh thái Sui

Một, Tổng quan và định vị mạng Ika

Mạng Ika là một cơ sở hạ tầng đổi mới dựa trên công nghệ tính toán an toàn đa bên (MPC), được hỗ trợ chiến lược bởi Quỹ Sui. Đặc điểm nổi bật nhất của nó là tốc độ phản hồi dưới một giây, điều này là lần đầu tiên trong các giải pháp MPC. Ika phù hợp cao với blockchain Sui về các nguyên tắc thiết kế cơ sở như xử lý song song, kiến trúc phi tập trung, trong tương lai sẽ được tích hợp trực tiếp vào hệ sinh thái phát triển Sui, cung cấp mô-đun bảo mật chuỗi chéo cắm và sử dụng cho hợp đồng thông minh Sui Move.

Xét từ góc độ chức năng, Ika đang xây dựng một lớp xác thực an toàn mới: vừa là giao thức ký chuyên dụng cho hệ sinh thái Sui, vừa cung cấp giải pháp chuỗi chéo tiêu chuẩn cho toàn ngành. Thiết kế phân lớp của nó cân nhắc giữa tính linh hoạt của giao thức và sự thuận tiện trong phát triển, hứa hẹn sẽ trở thành một ví dụ thực hành quan trọng cho việc ứng dụng quy mô lớn công nghệ MPC trong các tình huống đa chuỗi.

1.1 Phân tích công nghệ cốt lõi

Công nghệ của mạng Ika được thực hiện xoay quanh chữ ký phân tán hiệu suất cao, với điểm đổi mới nằm ở việc sử dụng giao thức chữ ký ngưỡng 2PC-MPC kết hợp với thực thi song song của Sui và đồng thuận DAG, đạt được khả năng ký thực sự dưới một giây và sự tham gia của các nút phi tập trung quy mô lớn. Ika thông qua giao thức 2PC-MPC, chữ ký phân tán song song và sự kết hợp chặt chẽ với cấu trúc đồng thuận Sui, tạo ra một mạng chữ ký đa bên đáp ứng đồng thời nhu cầu hiệu suất siêu cao và an toàn nghiêm ngặt. Điểm đổi mới cốt lõi nằm ở việc đưa giao tiếp phát sóng và xử lý song song vào giao thức chữ ký ngưỡng.

Giao thức ký tên 2PC-MPC: Ika sử dụng giải pháp MPC hai bên được cải tiến, phân tách quá trình ký tên khóa riêng của người dùng thành quá trình mà "người dùng" và "mạng Ika" cùng tham gia. Áp dụng chế độ phát sóng thay cho giao tiếp giữa các nút, giúp giảm chi phí tính toán của người dùng ở mức không đổi, không liên quan đến quy mô mạng, giữ cho độ trễ ký tên ở mức dưới một giây.

Xử lý song song: Ika sử dụng tính toán song song, phân tách các thao tác ký kết đơn lẻ thành nhiều nhiệm vụ con thực hiện đồng thời giữa các nút, tăng tốc độ đáng kể. Kết hợp với mô hình song song đối tượng của Sui, mạng không cần đạt được sự đồng thuận toàn cầu cho mỗi giao dịch, có thể xử lý nhiều giao dịch cùng một lúc, tăng thông lượng và giảm độ trễ.

Mạng lưới nút quy mô lớn: Ika có thể mở rộng tới hàng nghìn nút tham gia ký tên. Mỗi nút chỉ nắm giữ một phần của mảnh khóa, ngay cả khi một phần nút bị xâm phạm cũng không thể phục hồi khóa riêng một cách độc lập. Chỉ khi người dùng và các nút mạng cùng tham gia thì mới có thể tạo ra chữ ký hợp lệ, bất kỳ bên nào đơn lẻ đều không thể hoạt động độc lập hoặc làm giả chữ ký.

Kiểm soát chuỗi chéo và trừu tượng hóa chuỗi: Ika cho phép các hợp đồng thông minh trên chuỗi khác trực tiếp kiểm soát tài khoản trong mạng Ika (dWallet). Ika thực hiện điều này bằng cách triển khai các khách hàng nhẹ tương ứng của chuỗi trong mạng của mình. Hiện tại, bằng chứng trạng thái Sui đã được thực hiện đầu tiên, cho phép các hợp đồng trên Sui nhúng dWallet như một thành phần trong logic kinh doanh và hoàn tất việc ký và thao tác tài sản của chuỗi khác thông qua mạng Ika.

1.2 Ảnh hưởng tiềm năng của Ika đến hệ sinh thái Sui

Ika có thể mở rộng khả năng của chuỗi khối Sui sau khi ra mắt và cung cấp hỗ trợ cho cơ sở hạ tầng toàn bộ hệ sinh thái Sui:

1. Khả năng tương tác chuỗi chéo: Mạng MPC của Ika hỗ trợ kết nối các tài sản chuỗi như Bitcoin, Ethereum vào mạng Sui với độ trễ thấp và độ an toàn cao, thực hiện các giao dịch DeFi chuỗi chéo, nâng cao năng lực cạnh tranh của Sui.

2. Lưu trữ tài sản phi tập trung: Người dùng và tổ chức có thể quản lý tài sản trên chuỗi thông qua phương thức ký nhiều bên, linh hoạt và an toàn hơn so với lưu trữ tập trung truyền thống.

3. Trừu tượng chuỗi: Hợp đồng thông minh trên Sui có thể trực tiếp thao tác với các tài khoản và tài sản trên chuỗi khác, đơn giản hóa quy trình tương tác giữa các chuỗi.

4. Kết nối Bitcoin gốc: cho phép BTC tham gia trực tiếp vào DeFi và các hoạt động lưu ký trên Sui.

5. An ninh ứng dụng AI: Cung cấp cơ chế xác thực đa bên cho các ứng dụng tự động hóa AI, tránh các hoạt động tài sản không được ủy quyền, nâng cao tính an toàn và độ tin cậy của việc thực hiện giao dịch AI.

1.3 Thách thức mà Ika phải đối mặt

1. Tiêu chuẩn hóa chuỗi chéo: cần thu hút nhiều blockchain và dự án hơn để chấp nhận, tìm kiếm sự cân bằng giữa phi tập trung và hiệu suất.

2. An toàn MPC: Cần hoàn thiện cơ chế thu hồi quyền ký và thay thế nút.

3. Phụ thuộc vào mạng: Phụ thuộc vào sự ổn định của mạng Sui và tình trạng mạng của chính mình, cần thích ứng với những nâng cấp quan trọng có thể xảy ra trong tương lai của Sui.

4. Vấn đề tiềm ẩn của đồng thuận DAG: có thể dẫn đến đường mạng phức tạp, khó khăn trong việc sắp xếp giao dịch, phụ thuộc nhiều vào người dùng hoạt động.

Hai, So sánh các dự án dựa trên FHE, TEE, ZKP hoặc MPC

2.1 FHE

Zama & Concrete:

• Trình biên dịch tổng quát dựa trên MLIR
• Chiến lược Bootstrapping phân lớp
• Hỗ trợ mã hóa hỗn hợp
• Cơ chế đóng gói khóa

Fhenix:

• Tối ưu hóa tập lệnh EVM của Ethereum
• Thiết kế thanh ghi ảo mật mã
• Mô-đun cầu nối oracle ngoài chuỗi
• Tập trung vào khả năng tương thích EVM và tích hợp hợp đồng trên chuỗi một cách liền mạch

2.2 TEE

Mạng lưới Oasis:

• Khái niệm gốc tin cậy phân lớp
• Giao diện ParaTime sử dụng tuần tự hóa nhị phân Cap'n Proto
• Mô-đun nhật ký bền bỉ

2.3 ZKP

Aztec:

• Kỹ thuật biên dịch Noir
• Kỹ thuật đệ quy gia tăng
• Thuật toán tìm kiếm sâu song song
• Chế độ nút nhẹ

2.4 MPC

Partisia Blockchain:

• Mở rộng dựa trên giao thức SPDZ
• Mô-đun tiền xử lý tạo ra bộ ba Beaver
• Giao tiếp gRPC, kênh mã hóa TLS 1.3
• Cơ chế phân đoạn song song với cân bằng tải động

Ba, Tính toán riêng tư FHE, TEE, ZKP và MPC

3.1 Tổng quan về các giải pháp tính toán riêng tư khác nhau

Toán học đồng nhất (FHE):

• Cho phép thực hiện bất kỳ phép toán nào trong trạng thái mã hóa
• Đảm bảo an toàn dựa trên những bài toán toán học phức tạp
• Chi phí tính toán lớn, hiệu suất vẫn cần được cải thiện

Môi trường thực thi tin cậy ( TEE ):

• Mô-đun phần cứng đáng tin cậy do bộ xử lý cung cấp
• Hiệu suất gần giống như tính toán gốc, chi phí thấp
• Phụ thuộc vào phần cứng và firmware của nhà sản xuất, có rủi ro tiềm ẩn

Đa phương an toàn tính toán(MPC):

• Cho phép nhiều bên cùng tính toán mà không tiết lộ đầu vào riêng tư.
• Không có phần cứng không có điểm tin cậy duy nhất, nhưng cần tương tác nhiều bên
• Chi phí giao tiếp lớn, bị hạn chế bởi mạng

Bằng chứng không kiến thức (ZKP):

• Xác minh rằng tuyên bố là đúng mà không tiết lộ thông tin bổ sung.
• Các triển khai điển hình bao gồm zk-SNARK và zk-STAR

3.2 Các tình huống thích ứng của FHE, TEE, ZKP và MPC

Chữ ký chuỗi chéo:

• MPC thích hợp cho việc hợp tác giữa nhiều bên, tránh việc lộ khóa riêng điểm đơn.
• TEE có thể chạy logic ký trên chip SGX, tốc độ nhanh nhưng có vấn đề về tin cậy phần cứng.
• FHE không có lợi thế trong kịch bản này

DeFi cảnh

• MPC áp dụng cho ví đa chữ ký, kho bảo hiểm, lưu ký tổ chức
• TEE có thể được sử dụng cho ví phần cứng hoặc dịch vụ ví đám mây
• FHE chủ yếu được sử dụng để bảo vệ chi tiết giao dịch và logic hợp đồng

AI và quyền riêng tư dữ liệu:

• Lợi thế của FHE rất rõ ràng, có thể thực hiện xử lý dữ liệu mã hóa toàn bộ
• MPC có thể được sử dụng cho học tập hợp tác, nhưng có chi phí truyền thông và vấn đề đồng bộ.
• TEE có thể chạy mô hình trực tiếp trong môi trường được bảo vệ, nhưng có giới hạn bộ nhớ và rủi ro tấn công kênh bên.

3.3 Sự khác biệt giữa các phương án

Hiệu suất và độ trễ:

• FHE độ trễ cao
• TEE độ trễ thấp nhất
• Thời gian trễ của chứng thực hàng loạt ZKP có thể kiểm soát
• MPC độ trễ trung bình thấp, bị ảnh hưởng lớn bởi mạng

Giả thuyết niềm tin:

• FHE và ZKP dựa trên các bài toán toán học, không cần tin tưởng bên thứ ba
• TEE phụ thuộc vào phần cứng và nhà sản xuất
• MPC dựa vào mô hình nửa trung thực hoặc tối đa t bất thường

Mở rộng:

• Hỗ trợ mở rộng theo chiều ngang cho ZKP Rollup và phân mảnh MPC
• Mở rộng FHE và TEE cần xem xét tài nguyên tính toán và cung cấp nút phần cứng

Độ khó tích hợp:

• TEE có ngưỡng vào thấp nhất
• ZKP và FHE cần quy trình mạch và biên dịch chuyên biệt
• MPC cần tích hợp giao thức ngăn xếp và giao tiếp giữa các nút

Bốn, Quan điểm thị trường và Xu hướng tích hợp công nghệ

Các công nghệ tính toán riêng tư khác nhau có những ưu và nhược điểm riêng, việc lựa chọn nên dựa trên nhu cầu ứng dụng cụ thể và sự cân nhắc về hiệu suất. Xu hướng trong tương lai có thể là sự bổ sung và tích hợp của nhiều công nghệ khác nhau, xây dựng giải pháp mô-đun. Ví dụ:

• Ika(MPC) có thể bổ sung cho ZKP: Ika cung cấp kiểm soát tài sản phi tập trung, ZKP xác minh tính chính xác của giao dịch xuyên chuỗi.
• Nillion kết hợp MPC, FHE, TEE và ZKP, cân bằng giữa tính bảo mật, chi phí và hiệu suất

Hệ sinh thái tính toán riêng tư sẽ nghiêng về việc kết hợp các thành phần công nghệ phù hợp nhất, xây dựng các giải pháp tùy chỉnh cho các tình huống khác nhau.