BOOL Network：用Ring VRF选举算法解决跨链安全问题

Original Bryan Web3工场

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BOOL Network最特别的地方在于，通过Ring VRF来实现动态隐私委员会管理私钥，具有完全的可组合性，以实现异构区块链之间的任意信息传递。

Dragonfly Capital 管理合伙人 Haseeb Qureshi 把每一条公链比做一个城市，这些城市的重要之处在于，它们不仅规模庞大，而且对商业开放。

无论以太坊上能建立起多少摩天大楼（Rollups）还是需要和其他城市之间连接，这样看来，跨链桥的出现成为了理所当然。

越来越多行业参与者相信Web3的未来将生活在一个多链世界，而非一链治天下。

同时新兴公链上蓬勃发展的 DeFi、NFT 和 Gamefi 鼓励着用户将资金在不同的公链之间流转，使跨链桥成为必然产物。

回顾跨链桥的发展历程，我们可以把跨链行为简化为由一个中继人将一个区块链信息（或者链下数据）投递到另外一个区块链内。

BOOL Network 介绍

大多数跨链中继人是以中心化模式控制的

跨链中最核心的部分是中继人，不过安全的且去中心的可信中继人是难以实现的。自2021年以来，有大量对跨链桥的攻击，包括外部黑客和内部作恶。

例如今年3月23日，Ronin Bridge 被盗 173,600 枚以太坊和 25.5M USDC，总价值超过$600M美元。

究其根本，跨链攻击的根本原因源于私钥的不当管理，因为大多数跨链中继人是以中心化模式控制的。传统的解决方案如多签或MPC不能从根本上解决安全问题。

BOOL Network 用独创的Ring VRF选举算法来保证委员会成员身份的隐私性。

为了解决这个问题，BOOL Network团队设计了一种基于 MPC、ZKP 和 TEE 技术的去信任中继人基础层，使得任何私钥都可以由一系列动态隐藏的中继委员会安全地管理。

“委员会 ”是BOOL Network中最重要的概念之一，因为每个委员会实际上管理着特定区块链上的私钥，以完成任何形式的跨链交易、信息。

具体是如何实现动态隐藏的委员会机制呢？

BOOL Network提出其独创的环可验证随机函数(Ring VRF)选举算法来保证委员会成员身份的隐私性。

与此同时，所有委员会的程序运行在TEE中，保证关键组件的保密性和完整性。

在继续展开前，接下来笔者给大家讲解一下各种技术的具体内涵。

1.MPC技术允许多个数据所有者，在互不信任的情况下，实现数据的协同计算及结果输出。同时，该技术可以保证任何一方均无法获取期望计算结果之外的其他信息。

在多点验证的共识机制中，MPC和多签的区别在于“私钥”的形成。

多签机制需要几名验证者拥有完整的私钥对交易进行签署，而多方计算消除了单个私钥的概念，需要验证者共同形成一个私钥以完成交易验证，这样一来验证者并不独立拥有完整的私钥，从而保证安全性。

下面从Alice Klocko 文章中摘取的对比图更是直观的展现了两种机制的区别。

2.ZKP提供了一种安全且有效的验证方式，证明者可以在不暴露任何机密信息的情况下，使得验证者确信其拥有某种东西的所有权。

本文提到的技术通过环可验证随机函数（Ring VRF）将VRF的真实公钥隐藏于一个环结构中。

证明者可以通过非交互式的ZKP技术，向验证者展示其对于环中某个公钥对应私钥的所有权，同时不会泄露任何的私密信息。

3.TEE是移动设备CPU中一块保障计算私密性和安全性的区域。

作为一个隔离的环境，TEE不仅可以存储敏感数据，还能够对计算的正确性进行验证。验证者需要在其中存储BOOL Network的核心代码以保障安全性。

BOOL Network机制

在委员会的初始化阶段，从1万个TEE节点（假设数量）中随机选择21个节点。

首先由委员会控制的私钥通过DKG算法被分成21份，然后将私钥碎片通过可信硬件加密存储，这样即使是恶意节点，也没能力获取到真实的私钥碎片（例如Intel的SGX提供了sealing 技术，数据由可信设备加密后仅能被原设备解密），从而扼杀了作恶念头。

在这个过程中，利用Ring VRF协议被用来隐藏这些委员会成员的真实身份，以防止内部串通，同时也增加了外部攻击的成本。因为外部黑客需要从总共一万个节点中找出21个被选中的隐藏委员会成员。

最后，通过安全多方计算技术，基于私钥碎片实现对数据签名需求，安全多方计算有门限特性，即使部分节点异常离线，也能完成签名。

此外，BOOL网络还定义了一个固定的时间段，称为 “纪元”。对于一组被选中的节点，他们只能在一个纪元内相互控制一个委员会。

在一个纪元之后，他们对一个委员会的管理将被移交给新的节点组。而这个过程通过我们的Ring VRF算法来促进，以提高委员会管理的私钥的安全性。

BOOL Network是安全管理私钥的

底层基础设施

从生态位上看，BOOL Network是行业的基础设施，维护跨链通信的安全服务，例如管理建立在BOOL Network之上的DeFi桥接应用中终端的私钥。

此外，BOOL Network是可扩展的，以提供链外委员会的共识，例如以更分散的模式运作的预言机服务。

基于BOOL Network的产品

目前团队基于BOOL Network开发了两种产品。

第一个是Safematrix，一个DAO钱包，它是为去中心化自动组织提供一个安全的资产管理平台。这个产品在1月份推出，到目前为止，它已经承载了超过1200万美元的资产托管。

DAO用户可以在Safematrix上创建MPC钱包，让其成员相互管理其资金。例如，他们可以部署一个钱包，其私钥份额存储在5个不同的TEE节点中。

此外，Safematrix实现了各种功能，如设置地址白名单，智能合约白名单，自动签名，转移限制等。

第二产品是SBT-Auth。它是一个跨平台、多链的身份识别和认证平台，可以帮助开发者、企业和DAO轻松管理他们的身份，实现单点登录，让Web2.0用户轻松访问Web3.0应用。

例如，用户可以通过他的邮箱登录并部署一个2/3的MPC钱包，无需记忆私钥，其中份额A存储在用户的本地设备上，份额B存储在BOOL网络的TEE节点上，份额C作为加密信息存储在他的邮箱中。

在用户想要签署交易的情况下，只需要分享A和B，因为它是一个2-3的MPC钱包。在用户丢失设备的情况下，份额C可以和份额B一起使用，以恢复份额A。

总结

总结一下，BOOL Network与其他跨链协议最特别的地方在于，通过Ring VRF来实现动态隐私委员会管理私钥，具有完全的可组合性，以实现异构区块链之间的任意信息传递。

值得一提的是BOOL Netwokr的学术研究已被IEEE Transactions on Information Forensics and Security (TIFS)期刊接受。而且入选了Parity组织的第一届substrate开发者大赛和第一届万向区块链Web3 bootcamp。

团队计划在2023年第二季度支持更多的区块链网络。现在团队已经适用在BLS、EVM、Solana、Filecoin等网络。

团队还计划为钱包和资产管理平台提供安全解决方案。在2023年第三季度，预计将有超过1万个节点在BOOL Network中运行，支持的节点越多，网络的安全性和分散性就越强。