波卡生态与可信执行环境
来源：Polkadot Blog
翻译：Antonia, Phala Network
与 Substrate[1] 模块化框架相结合，可信执行环境（TEE）技术正为下一代真正可用的区块链 app 提出全新的解决方案。
区块链第一次成为热点，是 2008 年比特币白皮书发布之时。自此，成千上万、各式各样的协议和区块链就如雨后春笋般蓬勃生长。
区块链的魅力，很大程度上在于其去中心化、公平性和透明性，但透明性也也意味着匿名性的缺失。尽管链上交易和消息传递可以用假名，但仍然很难做到完全的匿名。没有人希望自己的信息（无论是金融交易还是健康记录）被加密后就这样公开。
此外，若按照遵守欧盟《通用数据保护法规（GDPR）》[2]的标准，任何私人数据都不应该未经许可就存储在公链上，因为存在某一天被解密的风险。为了现实中更广的可用性，克服链上隐私和数据安全问题刻不容缓。
而方案之一，就是可信执行环境（TEE）。
可信执行环境
可信执行环境[3]（Trusted Execution Environment, 以下简称 TEE）技术并非新鲜事。诞生十年来，它已经融入了我们生活中的方方面面，你的智能手机里就有它。TEE没有严格唯一定义，但所有定义都表示这是一个可以隔离运算和安全存储的区域。简化到幼儿园版就是：它是计算机系统中的一个特殊区域，除了受信任的通信，任何人都无法访问内部数据。
TEE 位于 CPU，却独立于操作系统，可以存储私密信息、执行隐私代码且不会用经过修改（modification）。每个TEE都有自己的密钥，只有持有相应密钥的第三方才能看见其中的内容，这保证了 TEE 的可信性。里面的内容可以通过写入或升级程序来进行修改，能够同时抵御软件和硬件层面的针对主系统硬盘攻击。TEE 是否正版可信可以由制造商进行远程验证，哪怕 TEE 已经下了流水线、流入市场。（译注：关于认证过程，可以看看Phala的文章《区块链应拒绝硬件吗？》）
在技术中集成 TEE 时，需要考察芯片制造商是否具有完善成熟的架构设计能力。目前，英特尔的 SGX[4] 最为主流。不过也存在其他选择，如 ARM 公司的 Arm TrustZone[5]，Keystone[6] 这样的正在开发中的开源 TEE 等等。
波卡生态 TEE 项目
Web3 基金会设立了一项奖金[7]（Grant），旨在扶持能造福未来的技术。在波卡生态中，有许多项目正将 TEE 与 Substrate 结合，解决不同场景的问题。所有项目的代码均开源可查。下面，我们将在此做个简单介绍。
Supercomputing Systems AG
Supercomputing Systems AG 公司（SCS AG）[8]开发了一个链下计算框架 SubstraTEE[9]，该框架旨在利用 TEE 增强 Substrate 上区块链的隐私性和完整性。如，隐私币交易，匿名且可验证的投票，去信任化的跨链交易中介等等。
借助 SubstraTEE，我们可以通过 TEE 在链下验证交易，这样只有一个结果会传到链上，而非许多详细交易信息。甚至，你还可以在一段时间后删除这段交易信息。
有了这个技术，企业可以更好地运用区块链，同时又不必担心会违反 DGPR 规定。
在《 SubstraTEE 手册 》中，你可以以 Encoiner[10] 为例学习到如何利用 Substrate 和 SubstraTEE 创建可信转账。
Phala Network
和 Supercomputing Systems AG 一样，Phala[11] 运用了 TEE —区块链混合架构来保护隐私，旨在为基于 Substrate 搭建地区块链提供机密计算和数据保密服务。Phala 的保密智能合约会在 CPU 的 TEE 区域内运营，孤立于外部操作系统和硬件，从而确保了安全性和保密性。
Phala 的领航产品 —— Web3 Analytics[12] —— 是首个可以输出用户数据分析结果却又不侵犯隐私的数据分析工具。
用户的隐私数据不会经过第三方加密，而是直接传输进 Phala 保密合约中，在 TEE 进行运算。Phala 的用户可以决定自己数据的目的和用途，100% 控制自己的数据。
Advanca
Advanca[13] 正在为 Dapp（在区块链上运行的去中心化数字应用程序）搭建可以一个保护隐私的通用计算/存储基础架构，旨在让开发者以去中心化的方式构建任何现有的或新的 Web 端或移动端应用。
当前的设计包含协调器作用的的控制区和使用 TEE 接受并分配任务的计算/存储平面。
Advanca 的技术将有助于实现经过身份验证的 API 和隐私版 RAM（ORAM）以进一步在数据访问过程中保护和隐藏隐私。
Crust Network
Crust[14] 实现了激励层的去中心化存储协议，这将有利于去中心化计算层和去中心化云生态的构建。
Crust 通过环境检测和工作负载检测这两种证明来保证可靠存储检测。在 Crust 网络上，TEE 的完整性被用于量化有效存储使用量。
在环境检测环节，当新节点与 TEE 达成共识时，通过验证的节点身份和相应的 TEE 公钥将被记录在链上。
在工作负载检测环节，每个时间段的节点负荷都将经过 TEE 验证和打包。收到用户文件后，Crust 存储节点将在 TEE 中执行加密打包并将其保存。在每个周期中，TEE 都会在本地进行快速验证，并将工作符合报告传到链上。其他节点仅需验证工作负荷报告的签名即可，大大简化了验证存储共识的过程。
鉴于 TEE 也很适合保存隐私数据，Crust 也计划在节点新增可信隐私保护服务。
Zondax
比起隐私，Zondax[15] 更注重验证人节点[16]（Validator）的安全性。他们将把 TEE 作为额外的一层集成到一系列安全措施中，如独立工业质量设备，TEE和硬件安全模块（HSM）。
在 Polkadot 生态中，验证人节点保护着中继链[17]，验证来自收集人的证据并参与与其他验证人的共识。在这个过程中，验证人节点使用私钥进行安全签名，且每个周期结束时，都会创建一个新密钥以确保始终可信。
Zondax 使用了基于 ARM 的 TEE 以大幅抬高密钥转置前的作恶成本，也额外在存储密钥的HSM和网络之间做了一层隔离。结合编程支持和一系列设备支持，Zondax 提供的方案将远比用云服务器做验证人要安全可靠。
面向未来编程
可信执行环境与 Substrate 的奇妙组合，在解决波卡生态隐私保护和数据安全问题碰撞出了有趣的火花。欢迎大家通过以下渠道时刻获知波卡最新动态。
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保持联系
可以通过 Riot 平台联系波卡团队，垂询有关波卡和 Web3 基金会的问题。
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关于 Web3 基金会
Web3 基金会由以太坊联合创始人兼前首席技术官 Gavin Wood 在瑞士楚格建立，旨在资助和帮助那些构建底层分布式设施的技术和研究。可前往官网了解更多信息。
https://web3.foundation/
关于Phala
Phala Network是波卡上的隐私计算平行链，基于类pow的经济激励模式，Phala释放无数CPU中隐私算力并运用于波卡平行链，进而服务于波卡上的Defi、数据服务等其他应用。基于Phala的应用pLibra和Web3 Analytics已经获得web3基金会grant。2020年3月，Phala成为首批加入Parity Substrate Builders计划的项目之一。
Phala社区日历
5月15日-8月15日KSM抵押空投7月5日-6日作为圆桌嘉宾和展商出席杭州“拥抱产业新浪潮——2020杭州区块链国际周”很快PoC-2 测试网活动&游戏活动
Reference
Substrate: https://substrate.io/
[2]欧盟《通用数据保护法规（GDPR）》: https://www.chinalawinsight.com/2018/07/articles/securities-capital-markets/%E6%AC%A7%E7%9B%9F%E3%80%8A%E9%80%9A%E7%94%A8%E6%95%B0%E6%8D%AE%E4%BF%9D%E6%8A%A4%E6%9D%A1%E4%BE%8B%E3%80%8B/
[3]可信执行环境: https://www.jianshu.com/p/1db8146c61ab
[4]英特尔的 SGX: https://blog.csdn.net/kouryoushine/article/details/89966837
[5]ARM 公司的 Arm TrustZone: https://developer.arm.com/ip-products/security-ip/trustzone
[6]Keystone: https://keystone-enclave.org/
[7]奖金: https://web3.foundation/grants/
[8]Supercomputing Systems AG 公司（SCS AG）: https://www.scs.ch/
[9]SubstraTEE: https://github.com/scs/substraTEE
[10]Encoiner: https://encointer.org/
[11]Phala: http://phala.network/
[12]Web3 Analytics: http://w3a.phala.network/
[13]Advanca: https://www.advanca.network/
[14]Crust: https://crust.network/
[15]Zondax: https://zondax.ch/
[16]验证人节点: https://wiki.polkadot.network/docs/en/maintain-validator
[17]中继链: https://wiki.polkadot.network/docs/en/learn-architecture#relay-chain
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