Ślepa obliczenia to proces, w którym dane wejściowe lub zmienne są przetwarzane w wyniku braku jakiejkolwiek bezpośredniej interwencji człowieka. Obliczenia są wykonywane na prywatnych danych przez serwer bez ujawniania czegokolwiek na temat danych wejściowych klienta.
TL;DR
Ślepa obliczenia to technika kryptograficzna, która umożliwia klientowi zlecenie obliczeń serwerowi bez ujawniania danych wejściowych lub wyjściowych obliczeń serwerowi. Obejmuje szyfrowanie, oślepianie, ewaluację i odsłonięcie.
Wykorzystuje zasady takie jak obliczenia wielopartyjne, pełne szyfrowanie homomorficzne i dowody zerowej wiedzy, aby osiągnąć prywatność podczas obliczeń.
Ślepe obliczenia oferują wiele zalet dla technologii blockchain, w tym zwiększoną prywatność, bezpieczeństwo, środowisko bez zaufania, skalowalność, zgodność i zmniejszone obciążenia obliczeniowe.
Ma zastosowania w różnych projektach, w tym weryfikowalnym ślepym obliczeniu kwantowym, sieci ślepych obliczeń Nillion oraz rozproszonym ślepym obliczeniu kwantowym z wieloma klientami.
(Ten post został pierwszy raz napisany w listopadzie 2024, więc sprawdź najnowsze informacje przed podjęciem jakichkolwiek decyzji finansowych - Zespół Techandtips123)
Wyobraź sobie, że jesteś kucharzem w restauracji, ale nie możesz poznać tajnych składników znanej potrawy. Musisz jednak przygotować danie idealnie. Szef kuchni daje ci konkretne instrukcje, jak przygotować danie. Te instrukcje mówią ci, co robić w każdym kroku (jak mieszanie, gotowanie lub dodawanie określonej ilości składnika), ale nie mówią, jakie to składniki.
Wszystkie składniki są podawane w zapieczętowanych, oznakowanych pojemnikach. Etykiety mówią tylko, ile składnika jest w środku (np. "5 gramów"), ale nie, co to za składnik.
Postępujesz zgodnie z instrukcjami szefa kuchni. Na przykład, jeśli instrukcja mówi "Dodaj zawartość pojemnika A do miski i mieszaj przez 5 minut", robisz to nie wiedząc, co jest w pojemniku A. Gotujesz i przygotowujesz danie, nie znając nigdy konkretnych składników, których użyłeś. Po prostu podążasz za procesem. Danie wychodzi doskonale, ponieważ dokładnie przestrzegałeś instrukcji, choć nigdy nie wiedziałeś, jakie były rzeczywiste składniki.
W ślepym obliczeniu specyficzne algorytmy lub protokoły działają jak instrukcje szefa kuchni, prowadząc proces. Wstępnie zmierzone składniki są jak zaszyfrowane dane – możesz z nimi pracować, ale nie możesz zobaczyć rzeczywistej zawartości. Przestrzeganie kroków w przepisie jest jak wykonywanie obliczeń na zaszyfrowanych danych.
Kroki są realizowane bez potrzeby deszyfrowania danych. Ostateczne danie to wynik obliczeń. Tak jak przygotowałeś danie, nie znając składników, ślepe obliczenia pozwalają ci uzyskać wyniki, nie wiedząc, jakie są dane wejściowe. Ta metoda zapewnia prywatność i bezpieczeństwo, gdyż dane pozostają ukryte (lub "ślepe") w trakcie procesu obliczeniowego.
💡 Metodologia
Ślepe obliczenia to technika kryptograficzna, która pozwala klientowi zlecać obliczenia serwerowi bez ujawniania wejścia ani wyjścia obliczeń serwerowi. Ale jak to działa
🔹 Klient: Klient posiada tajne wejście (X) i funkcję (f), która ma być obliczana na wejściu
🔸 Serwer: Serwer wykonuje obliczenia w imieniu klienta.
Metodologia obejmuje kilka kroków:
Szyfrowanie: Klient szyfruje wejście (X) za pomocą schematu szyfrowania z kluczem publicznym. To zapewnia, że wejście pozostaje poufne i nie może być bezpośrednio dostępne przez serwer.
Blokowanie: Klient następnie blokuje zaszyfrowane wejście za pomocą czynnika blokującego (B). Ta dodatkowa warstwa bezpieczeństwa sprawia, że obliczenia są nieczytelne dla serwera, dalej chroniąc dane wejściowe. Blokowanie polega na przekształceniu zaszyfrowanego wejścia w taki sposób, że tylko klient, który zna czynnik blokujący, może później odwrócić to przekształcenie.
Ocena: Serwer otrzymuje zablokowane wejście i wykonuje obliczenia na nim zgodnie z podaną funkcją (f). Serwer przetwarza dane, nie znając rzeczywistego wejścia ani funkcji, która jest stosowana, zapewniając prywatność klienta.
Odblokowanie: Serwer wysyła zablokowane wyjście z powrotem do klienta. Klient odblokowuje wyjście za pomocą czynnika blokującego (B), aby odzyskać wynik. Ten krok polega na odwróceniu transformacji blokującej zastosowanej wcześniej, umożliwiając klientowi uzyskanie ostatecznego wyniku obliczeń bez ujawniania jakichkolwiek wrażliwych informacji serwerowi.
🔆 Zasady ślepych obliczeń
Ślepe obliczenia łączą specjalne metody zabezpieczeń i pomysły z fizyki kwantowej, aby zachować prywatność danych podczas obliczeń. Główne pomysły to:
Obliczenia wielopartyjne (MPC): metoda, w której wiele osób współpracuje, aby obliczyć wynik bez dzielenia się swoimi danymi z innymi.
W pełni homomorficzne szyfrowanie (FHE): technika, która pozwala na wykonywanie obliczeń na zaszyfrowanych danych, dzięki czemu dane pozostają sekretne przez cały proces.
Dowody zerowej wiedzy (ZKP): sposób, w jaki jedna osoba może udowodnić drugiej, że coś jest prawdą, nie ujawniając żadnych innych szczegółów.
Kwantowe ślepe obliczenia: wykorzystuje zasady fizyki kwantowej, takie jak splątanie i superpozycja, aby zachować dane i obliczenia w tajemnicy przed serwerem wykonującym obliczenia.
🏵️ Zalet w Blockchain
Główne cechy ślepych obliczeń dotyczące zwiększenia bezpieczeństwa, prywatności i wydajności są niektórymi z głównych zalet blockchain. W rzeczywistości główne cechy technik ślepych obliczeń obejmują dowody zerowej wiedzy i w pełni homomorficzne szyfrowanie. Oto niektóre z podstawowych zalet:
Zwiększona prywatność: Ślepe obliczenia zapewniają przetwarzanie danych bez ujawniania rzeczywistych danych przy użyciu technik takich jak ZKP i FHE. Utrzymuje to prywatność wrażliwych informacji zarówno podczas transakcji, jak i obliczeń.
Zwiększone bezpieczeństwo: Dzięki utrzymywaniu danych w tajemnicy i zaszyfrowanych podczas obliczeń, ta metoda również zmniejsza ryzyko wycieków danych i nieautoryzowanego dostępu. To ważne w ochronie informacji użytkowników i zapewnianiu zaufania w sieci blockchain.
Środowisko bez zaufania: Ślepe obliczenia pozwalają na weryfikację obliczeń bez potrzeby wzajemnego zaufania lub zaufania do stron trzecich. To jest zgodne z duchem blockchain: zdecentralizowane i bez zaufania, z transakcjami weryfikowalnymi niezależnie przez uczestników.
Skalowalność: Techniki takie jak obliczenia wielopartyjne (MPC) pozwalają na lepszą efektywność i skalowalność w przetwarzaniu transakcji i inteligentnych kontraktów. Może to skutkować opłacalnymi i szybszymi operacjami blockchain.
Zgodność i poufność: Ślepe obliczenia mogą pomóc aplikacjom blockchain spełnić regulacyjne wymagania dotyczące prywatności danych i poufności na tym samym poziomie. Jest to szczególnie istotne w wrażliwych sektorach, takich jak finanse, opieka zdrowotna i łańcuch dostaw.
Zmniejszone obciążenia obliczeniowe: Kwantowe ślepe obliczenia i inne protokoły mogą zredukować obciążenia obliczeniowe, które wymagają zabezpieczone obliczenia, co sprawia, że operacje w blockchain są bardziej zwinne i mniej kosztowne.
📀 Projekty i zastosowania ślepych obliczeń
Weryfikowalne ślepe obliczenia kwantowe z pułapkowanymi jonami i pojedynczymi fotonami
Ten projekt koncentruje się na osiągnięciu weryfikowalnego ślepego obliczenia kwantowego za pomocą pułapkowanych jonów i pojedynczych fotonów. Proces polega na tym, że klient przygotowuje stany kwantowe i wysyła je do serwera, który wykonuje obliczenia bez znajomości stanów.
Prywatność zarówno danych, jak i procesu obliczeniowego jest utrzymywana, a wyniki są weryfikowane za pomocą technik takich jak tomografia stanów kwantowych i zdalne przygotowanie stanów. To podejście zapewnia, że serwer może wykonać niezbędne operacje, nie dowiadując się nic o wejściu klienta ani o wyniku, co gwarantuje poufność danych.
Sieć ślepych obliczeń Nillion
Nillion wykorzystuje zdecentralizowaną architekturę sieci, która integruje technologię blockchain, aby ułatwić ślepe obliczenia. Stosuje technologie zwiększające prywatność, takie jak obliczenia wielopartyjne (MPC), w pełni homomorficzne szyfrowanie (FHE) i dowody zerowej wiedzy (ZKP).
Sieć jest zbudowana w strukturze z podwójną architekturą: Warstwa Koordynacji i Petnet. Warstwa Koordynacji zarządza orkiestracją obliczeń, podczas gdy Petnet zajmuje się bezpiecznym i prywatnym wykonaniem tych obliczeń. Ta kombinacja pozwala Nillion na wykonywanie obliczeń w sposób, który chroni wrażliwe dane, zapewniając, że ani same dane, ani wyniki obliczeń nie są ujawniane nieautoryzowanym stronom.
Rozproszone ślepe obliczenia kwantowe z architekturą Qline
Architektura Qline ułatwia ślepe obliczenia kwantowe dla wielu klientów na wspólnym serwerze. Zapewnia, że dane i obliczenia każdego klienta pozostają poufne nawet w środowisku z wieloma klientami. Dzięki zastosowaniu rozproszonych technik obliczeniowych kwantowych architektura Qline zarządza i wykonuje obliczenia w sposób bezpieczny w różnych węzłach.
Ta konfiguracja pozwala wielu użytkownikom korzystać z zasobów obliczeniowych kwantowych bez naruszania prywatności ich indywidualnych obliczeń. Rozproszona natura architektury zwiększa odporność i skalowalność systemu, czyniąc go odpowiednim dla szerokiego zakresu zastosowań, w których prywatność danych jest krytyczna.
🔼 Zauważalne projekty
> Nillion
🔼 Kredyt Danych
> ArXiv
> Wikipedia
> ScienceDirect
> Blog Nillion
🔹🔸🔹🔸🔹🔸🔹🔸🔹🔸🔹🔸🔹🔸🔹🔸
Ślepe obliczenia wzmacniają kryptografię i blockchain, zapewniając bezpieczne przetwarzanie danych bez ujawniania wrażliwych informacji. Wzmacnia ochronę prywatności i zaufanie do transakcji blockchain, chroniąc przed nieautoryzowanym dostępem i wyciekami danych.
Na pewno będziemy świadkami powszechnego i mainstreamowego wykorzystania ślepych obliczeń w Blockchain.
🔸🔹🔸🔹🔸🔹🔸🔹🔸🔹🔸🔹🔸🔹🔸🔹
** Ten post został pierwszy raz napisany w listopadzie 2024