矩陣元發(fā)布新一代區(qū)塊鏈安全計(jì)算架構(gòu)

2017年9月16日，全球領(lǐng)先的區(qū)塊鏈基礎(chǔ)設(shè)施技術(shù)服務(wù)商矩陣元，在上海發(fā)布了圍繞區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)安全計(jì)算的四大技術(shù)——安全多方計(jì)算平臺(tái)（MPC）、非交互零知識(shí)證明（NIZK）、硬件錢包以及區(qū)塊鏈平臺(tái)JUICE。

      談到行業(yè)未來，矩陣元?jiǎng)?chuàng)始人孫立林表示，區(qū)塊鏈作為下一代互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施，將推動(dòng)數(shù)字化公共基礎(chǔ)設(shè)施的重構(gòu)與革新。矩陣元作為專注于分布式可信數(shù)據(jù)交換與協(xié)同計(jì)算服務(wù)商，將在計(jì)算復(fù)雜性、密碼學(xué)等相關(guān)領(lǐng)域的算法設(shè)計(jì)與工程上實(shí)現(xiàn)不斷探索與前進(jìn)，從不同角度與客戶共同構(gòu)建安全、可信、共享的區(qū)塊鏈基礎(chǔ)設(shè)施。

矩陣元推出安全多方計(jì)算（MPC）企業(yè)級(jí)應(yīng)用平臺(tái)

經(jīng)過長(zhǎng)期的研發(fā)投入與學(xué)術(shù)探索，矩陣元聯(lián)合中科院信息安全國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、武漢大學(xué)頂級(jí)密碼學(xué)專家進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)，于9月15日宣布推出MPC企業(yè)級(jí)應(yīng)用平臺(tái)（multi-party computation, MPC）。

矩陣元MPC平臺(tái)保證多個(gè)參與方的數(shù)據(jù)無需先歸集后分析，將數(shù)據(jù)保存在本地進(jìn)行協(xié)同計(jì)算。該平臺(tái)可滿足用戶自定義的計(jì)算邏輯，作為一個(gè)通用平臺(tái)，可部署在多個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景。

基于MPC平臺(tái)，矩陣元同時(shí)推出了完整的區(qū)塊鏈密鑰恢復(fù)方案。該解決方案基于用戶的生物信息與多個(gè)中心共同協(xié)作，通過MPC技術(shù)對(duì)密鑰進(jìn)行加密和解密。中心無法單獨(dú)獲取密鑰，只有與用戶共同計(jì)算才能進(jìn)行秘鑰恢復(fù)。矩陣元于9月16日在“2017算法世界論壇”上展示了其基于MPC的區(qū)塊鏈密鑰恢復(fù)方案。

安全多方計(jì)算技術(shù)一直是密碼學(xué)中重點(diǎn)研究的領(lǐng)域。主要的難點(diǎn)在于工程化的難度太高，且性能無法滿足實(shí)際需求。因此，近兩年來，安全多方計(jì)算的實(shí)用化成為了密碼學(xué)界非常熱門的話題。

此次矩陣元推出的MPC企業(yè)級(jí)應(yīng)用平臺(tái)，對(duì)平臺(tái)的整體框架進(jìn)行了大量的優(yōu)化，可支持毫秒級(jí)時(shí)延的兩方計(jì)算，且參與方的數(shù)量可持續(xù)增加，是密碼學(xué)在工業(yè)界應(yīng)用的重大突破。

關(guān)于安全多方計(jì)算

安全多方計(jì)算由圖靈獎(jiǎng)獲得者、中國(guó)科學(xué)院院士姚期智先生首次于1982年提出，姚先生以著名的百萬富翁問題來解釋安全多方計(jì)算。百萬富翁問題指的是，在沒有可信第三方的前提下，兩個(gè)百萬富翁如何不泄露自己的真實(shí)財(cái)產(chǎn)狀況來比較誰(shuí)更有錢。這個(gè)問題看上去不太可能，但安全多方計(jì)算卻能為多個(gè)參與方在不泄露輸入數(shù)據(jù)隱私的前提下進(jìn)行協(xié)同計(jì)算提供了完整的解決方案。MPC技術(shù)在金融領(lǐng)域的跨行業(yè)用戶征信、風(fēng)控、用戶識(shí)別、密鑰管理等場(chǎng)景中有巨大的應(yīng)用價(jià)值。

矩陣元發(fā)布高效的區(qū)塊鏈零知識(shí)證明解決方案

矩陣元針對(duì)以太坊框架下聯(lián)盟鏈的具體應(yīng)用場(chǎng)景，聯(lián)合中科院信息安全國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、武漢大學(xué)密碼學(xué)頂級(jí)專家進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)，推出聯(lián)盟鏈上可證明安全的非交互零知識(shí)證明（NIZK）解決方案。

該方案全面支持以太坊的賬戶模型和智能合約，支持輕量級(jí)終端，針對(duì)具體的代數(shù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，在性能上有了較大的突破。矩陣元已于9月16日在算法世界論壇上展示其基于MPC的區(qū)塊鏈密鑰恢復(fù)方案。

矩陣元對(duì)其NIZK方案進(jìn)行了大量的測(cè)試，方案的證明平均生成時(shí)間為70ms以內(nèi)，平均驗(yàn)證時(shí)間為50ms以內(nèi)，證明時(shí)內(nèi)存占用量小于4M，可完全適用于如智能手機(jī)等輕終端使用。

零知識(shí)證明在區(qū)塊鏈隱私保護(hù)中的作用越來越重要。目前，在數(shù)字貨幣中就嘗試使用零知識(shí)證明解決交易雙方的隱私問題。但是在應(yīng)用模型上，已有的零知識(shí)證明方案只針對(duì)比特幣的UTXO模型，且很難推廣到以太坊的賬戶模型中，因此也制約了其對(duì)智能合約的支持。由于這些限制，現(xiàn)有的零知識(shí)解決方案很難推廣到到聯(lián)盟中，特別是基于以太坊框架的聯(lián)盟鏈。

現(xiàn)有的零知識(shí)解決方案在生成證明時(shí)，先將證明內(nèi)容轉(zhuǎn)化成門電路的形式，該過程需要消耗大量的計(jì)算資源和時(shí)間，因此證明只能在計(jì)算能力充足的節(jié)點(diǎn)（比如礦工節(jié)點(diǎn)）才能生成，這大大限制了其適用場(chǎng)景。

關(guān)于零知識(shí)證明

zero-knowledge proof（零知識(shí)證明）由S.Goldwasser、S.Micali及C.Rackoff在20世紀(jì)80年代初提出的。它指的是證明者能夠在不向驗(yàn)證者提供任何有用的信息的情況下，使驗(yàn)證者相信某個(gè)論斷是正確的。比如，在區(qū)塊鏈應(yīng)用中，所有賬戶的余額都加密存儲(chǔ)在鏈上，當(dāng)一個(gè)用戶向另一個(gè)用戶轉(zhuǎn)賬時(shí)，首先需要證明自己有足夠的余額供轉(zhuǎn)賬。零知識(shí)證明在供應(yīng)鏈金融，股權(quán)非交易過等應(yīng)用中有巨大的應(yīng)用價(jià)值。

矩陣元發(fā)布藍(lán)牙USB二合一硬件錢包

矩陣元于9月15日針對(duì)聯(lián)盟鏈推出安全硬件解決方案——藍(lán)牙USB二合一的硬件錢包。

矩陣元硬件錢包適配矩陣元的聯(lián)盟鏈端到端的安全解決方案。在提供私鑰的安全存儲(chǔ)和使用之外，矩陣元錢包支持聯(lián)盟鏈底層準(zhǔn)入控制，支持PC端和IOS、Android移動(dòng)端，支持Paillier加法同態(tài)算法以及提供用戶隱私的群簽名算法。矩陣元已于9月16日的算法世界論壇上演示了該硬件錢包。

“無硬件，不安全”，算法的實(shí)現(xiàn)本身需要安全的載體，安全硬件是必不可少的。區(qū)塊鏈中對(duì)簽名私鑰的擁有權(quán)決定著賬戶資產(chǎn)的擁有權(quán)。同時(shí)，由于區(qū)塊鏈弱中心或者多中心的架構(gòu)，用戶的私鑰不適合由平臺(tái)保管，平臺(tái)無法自證清白。因此，私鑰安全存儲(chǔ)、使用及管理是保證區(qū)塊鏈安全的根本。

矩陣元硬件錢包通過專用加密芯片實(shí)現(xiàn)密碼運(yùn)算，私鑰寫到硬件錢包中別人無法拷貝和讀取。通過硬件進(jìn)行授信，提高安全級(jí)別，所見即所簽，確保交易安全。用戶私鑰離線存儲(chǔ)在硬件錢包中，既能保證安全性，又不易丟失。

據(jù)悉，矩陣元還將在近期推出企業(yè)級(jí)的加密機(jī)解決方案。其功能包括支持同態(tài)加解密和群簽名驗(yàn)簽，支持零知識(shí)證明生成、驗(yàn)證以及支持安全多方計(jì)算等。

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