解析 PlatON 2.0 三層隱私計算網絡架構設計及挑戰

PlatON 2.0 三層隱私計算網絡的設計分別爲區塊鏈共識網絡、隱私計算網絡以及 AI 網絡。

撰文:Eric

隨着衆多用戶數據泄露事件的發酵,隱私問題逐漸獲得了關注,不過其實用戶並不反感通過大數據帶來的便利,例如在線上購物時能夠更快地找到自己想要的商品、在信息流平臺能夠不停地獲取自己想要的信息,亦或是滴滴這樣利用大數據能夠在高峯時期儘量滿足更多乘客的需求,讓運力最大化等。用戶真正擔心的是這些原本屬於自己的隱私數據在未經個人許可的前提下被無節制地使用。而隱私計算正是在這樣的大背景下走進了市場的視野中。

如果僅僅作爲類似以太坊公鏈之上的某個應用,其難度並不算太高,因爲公鏈有其既定的框架,然而像 PlatON 這樣基於隱私計算的特點去做一條垂直領域的公鏈仍有一定的設計和開發難度。三年前,PlatON 發佈了 項目白皮書後,經過三年的努力和市場的起伏,近日在推特 首次介紹了 PlatON 2.0,詳細披露了其隱私公鏈的設計架構。

PlatON 2.0 的三層隱私計算網絡設計

本次發佈的 PlatON 2.0,公佈了其三層網絡的設計。分別爲區塊鏈共識網絡、隱私計算網絡以及 AI 網絡。

區塊鏈網絡

PlatON 在區塊鏈網絡中使用了 PPoS 共識機制,由一組驗證人節點完成區塊生產和簽名。網絡中每個權益擁有者都能成爲網絡中的一員,參與整個網絡的維護並從中獲取獎勵。節點通過抵押一定門檻的 LAT 來參選驗證人,節點成爲驗證人的概率和其擁有的權益(即抵押的 LAT 代幣)成正比,並且 LAT 的持有者可將 LAT 委託給節點進行投票。和所有其他項目一樣,區塊鏈網絡是一個去中心化的賬本以及通過無需信任的方式執行智能合約的網絡。

另外,作爲隱私公鏈,PlatON 計劃在區塊鏈的轉賬功能中添加類似 Zcash 的隱私交易功能,甚至同時將智能合約函數本身以及輸入和輸出隱私化,提供零知識證明編譯器以及 ZKVM 以方便開發人員編寫隱私智能合約。除了鏈上的隱私功能外,PlatON 認爲區塊鏈本身的數據容量過大並不利於區塊鏈的發展,尤其對於使用零知識證明技術的區塊鏈而言,故 PlatON 計劃將爲區塊鏈開發只包含區塊頭數據的無狀態客戶端,也就是輕客戶端,進一步則希望最終將區塊鏈打造爲類似 Mina 的無狀態區塊鏈,將交易、合約等數據存儲在二層的存儲協議中。

隱私計算網絡

在區塊鏈網絡層之上的隱私計算網絡是 PlatON 最重要的一層網絡,該層網絡包含了隱私計算的算法以及數據存儲協議等,是一個開放的算力交易市場,爲 AI 網絡以及未來建立在 PlatON 之上的應用提供了基礎的數據處理能力。該層網絡一方面允許用戶貢獻計算能力,另一方面對接有數據計算需求的用戶,通過網絡中提供的隱私計算方式爲用戶執行數據計算並通過網絡原生代幣爲算力供應方帶來激勵。

隱私計算網絡提供的是鏈下服務,該層網絡主要包括了隱私 ZK-Rollup、Eth-PlatON 節點以及公開算力市場服務。隱私 ZK-Rollup 是一個帶有隱私屬性的擴容方案,Eth-PlatON 節點是爲以太坊上的應用提供擴容方案的中繼器,用戶可以通過該節點,以少量以太坊和 LAT 代幣費用提高性能並降低手續費,公開算力市場就是爲有計算需求的用戶以及可以提供算力的用戶建立的交易市場,需求方可以發佈一個計算任務,任務內容、費用和其他相關信息在智能合約中指定。爲了保護輸入數據的隱私,需求方使用全同態加密方案對所有輸入進行加密,並將密文發送給接手作業的計算節點。該節點將完成計算任務並向合約證明,如果驗證通過,則將代幣發送至該節點。

除了上述的計算市場,PlatON 還將發佈一個存儲協議,用於存儲需求方經過加密的原始數據,以及上文中所提到的存儲鏈狀態數據等等,PlatON 希望將存儲協議的存儲證明和複製證明集成至協議本身以提高效率。

AI 網絡

相較於一層和二層網絡之間較強的結合性,AI 網絡是一個較爲獨立的網絡。該層網絡的最終目標是成爲一個自治的 AI 網絡,通過網絡的自我衍化產生優質的 AI 算法並最終賦能隱私計算網絡,提供針對於某些特定領域的隱私計算解決方案。

PlatON2.0 三層網絡的挑戰

PlatON 的三層網絡設計對去中心化的理念貫徹地非常徹底,也基本形成了內部的生態閉環。區塊鏈層採用了 PoS 的共識機制,一定程度上保證了計算網絡對效率的要求。第二層,也是最主要的隱私計算層,採用了比較成熟的零知識證明機制,也添加了專門的存儲協議和存儲證明機制。就本次發佈的 PlatON 2.0 對網絡層級的描述來看,PlatON 的存儲協議和存儲證明很可能也會是通過自主研發實現。

除了基本的區塊鏈和隱私計算協議層,PlatON 還添加了存儲協議和 AI 網絡,基本在其計劃之中已經實現了一個整體的內部閉環,協議本身即可實現隱私計算的市場交易以及迭代,同時還通過存儲協議提高了擴展能力,通過 AI 網絡拓展了未來直接爲需求方提供整體解決方案的可能性。

整體來說,PlatON 2.0 所描繪的計劃非常宏大,一旦最終實現,將會是一個可容納無數鏈生態的巨大蓄水池。

但從另一個角度來說,對於隱私計算這種對效率和性能要求比較高的領域,以完全去中心化的方式進行的確可以凸顯區塊鏈在隱私計算中的作用,但就目前來說,效率問題可能是一個重要的瓶頸。PlatON 官方也表示目前對於安全性的考慮要高於對效率的追求,畢竟面對數據這樣敏感的「資產」,的確需要保證安全優先。不過像零知識證明、分佈式存儲這些雖然有成熟的市場應用但以目前技術水平來說效率較低的技術組合,加之需要於區塊鏈進行交互,能否實現對基本商用化要求的滿足需要我們拭目以待。

區塊鏈是隱私計算的重要一環

我國於 2016 年發佈的《隱私計算研究範疇及發展趨勢》正式提出「隱私計算」一詞,並將隱私計算定義爲:「面向隱私信息全生命週期保護的計算理論和方法,是隱私信息的所有權、管理權和使用權分離時隱私度量、隱私泄漏代價、隱私保護與隱私分析複雜性的可計算模型與公理化系統。」

可以說,隱私計算概念甚至比區塊鏈還要超前,目前區塊鏈已經出現了部分成熟的商業應用案例,但隱私計算還目前來看是一個仍在研究中,尚未成熟的技術概念。
但如果單純就技術層面而言,區塊鏈是隱私計算不可缺失的一環。

區塊鏈可以保障隱私計算任務數據端到端的隱私性。通過區塊鏈加密算法技術,用戶無法獲取網絡中的交易信息,驗證節點只能驗證交易的有效性而無法獲取具體的交易信息,從而保證交易數據隱私,並且可按用戶、業務、交易對象等不同層次實現數據和賬戶的隱私保護設置,最大程度上保護數據的隱私性。

區塊鏈可以保障隱私計算中數據全生命週期的安全性。隱私計算的過程由智能合約控制,而合約數據被完整地存儲在區塊中,就保證了數據生命週期的安全性,不會出現在過程中被篡改或刪除的情況。此外,區塊鏈中所使用的非對稱加密、哈希加密技術能夠有效保障數據安全,防止泄露。

區塊鏈可以保障隱私計算過程的可追溯性。數據申請、授權、計算結果全過程鏈上進行記錄與存儲,鏈上記錄的信息可通過其它參與方對數據進行簽名確認的方式,進一步提高數據可信度,同時可通過對哈希值的驗證匹配,實現信息篡改的快速識別。基於鏈上數據的記錄與認證,可通過智能合約,實現按照唯一標識對鏈上相關數據進行關聯,構建數據的可追溯性。

總體而言,區塊鏈與隱私計算結合,使原始數據在無需歸集與共享的情況下,可實現多節點間的協同計算和數據隱私保護。同時,能夠解決大數據模式下存在的數據過度採集、 數據隱私保護,以及數據儲存單點泄露等問題。區塊鏈確保計算過程和數據可信,隱私計算實現數據可用而不可見,兩者相互結合,相輔相成,實現更廣泛的數據協同。

參考:https://blog.csdn.net/qq_40589204/article/details/116104882

隱私計算的未來

對於大多數人所描繪的,「隱私計算+區塊鏈」在例如政務,金融等領域的應用可能太過於遙遠,對於隱私計算的應用前景,當下我更看好在區塊鏈的原生領域首先發揮出一定作用。

當我們回顧歷史,在以太坊上一次的熱潮中,誕生了無數聲稱要利用區塊鏈去改變某個細分行業現狀的項目,今天看來,能真正生存下來的,大都轉向了區塊鏈原生的領域。

我們舉兩個簡單的例子,去中心化推薦平臺 Attrace 曾經勵志成爲一個傳統行業中通用的中介平臺,但始終沒有起色,但今年搭上了 NFT 和 IDO 的風口,成爲了推薦 NFT 和 IDO 的平臺,並在成交後爲推薦者提供獎勵,在區塊鏈原生領域打開了流量入口。

另一個例子是 Filecoin,在主網上線之前,無數的聲音說 Filecoin 能取代雲,但目前看來,雖然吸引了一些低頻需求數據的存儲,但大部分的使用場景還是放在了區塊鏈原生領域,例如作爲很多 NFT 項目的數據層,用於提高數據量較大的 NFT 的交易效率。

對於 PlatON 來說,目前在 DeFi 領域有很多的應用機會,例如對收益聚合器項目中未來可能添加的針對個人投資喜好的推薦可能涉及對於個人投資數據的模型化計算,這樣在同一模型下數據量小但頻次較高的計算是比較合適 PlatON 這樣的多層隱私計算平臺的。另外,在基本應用層面,利用隱私合約和隱私交易開發出隱私化的 DEX,實現在去中心化的前提下實現交易雙方身份和交易內容的完全隱私也是值得探索的一個方向。

另外,如果非要說與傳統行業的結合,個人認爲最先的結合點或許會在科研領域的機器學習研究,主要由於科研領域對於區塊鏈的認知程度會遠遠大於商業領域,而區塊鏈隱私計算平臺的代幣激勵機制有利於提高算力的供給側質量,降低成本。而商業領域內的探索不僅受限於技術的瓶頸,還會因爲目前對於隱私保護的立法和監管的落地方向不明而受到桎梏,在沒有明確的制度規定下,擁有大量數據的平臺不會輕易接受數據的隱私化。

參考文檔:

PlatON 2.0 介紹 Twitter:
https://twitter.com/PlatON_Network/status/1415260660871536652

PlatON 2.0 PPT
https://www.slideshare.net/ShiHeng1/privacypreserving-ai-network-platon-20-249734241

隱私計算白皮書全文 (6 部分):
PlatON Privacy-Preserving Computation White Paper | Part 1. Overall Framework
https://platon-network.medium.com/platon-privacy-preserving-computation-whitepaper-part-1-24a214637c70

PlatON Privacy-Preserving Computation White Paper | Part 2. Algorithms
https://platon-network.medium.com/platon-privacy-preserving-computation-white-paper-part-2-algorithms-b6370b506389

PlatON Privacy-Preserving Computation White Paper | Part 3. On-Chain Capabilities
https://platon-network.medium.com/platon-privacy-preserving-computation-white-paper-part-3-on-chain-capabilities-1c7c78756a44

PlatON Privacy-Preserving Computation White Paper | Part 4. Off-Chain Services
https://platon-network.medium.com/platon-privacy-preserving-computation-white-paper-part-4-off-chain-services-f27730ada980

PlatON Privacy-Preserving Computation WhitePaper | Part 5 Applications
https://medium.com/platon-network/platon-privacy-preserving-computation-whitepaper-part-5-applications-210165c15a22

PlatON Privacy-Preserving Computation White Paper | Part 6
https://link.medium.com/6mupX32scib



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