自比特幣和以太坊誕生以來，Crypto業(yè)內(nèi)就流傳著“不可能三角”的說法，這一知名定律預(yù)言了免信任和高效率之間的沖突，雖然后來出現(xiàn)了如支付通道、Rollup及模塊化區(qū)塊鏈等層出不窮的方案，但它們都無法做到完全通用。如果要構(gòu)建面向特定場(chǎng)景的用例，比如定制化的可編程簽名，我們就不得不引入其他技術(shù)方案。

現(xiàn)在，隨著行業(yè)的不斷發(fā)展與成熟，TEE（可信執(zhí)行環(huán)境）逐漸融入了Web3生態(tài)內(nèi)。通過提供硬件環(huán)境級(jí)的數(shù)據(jù)隔離和完整性，TEE在保證安全的同時(shí)，也為Crypto中的應(yīng)用場(chǎng)景帶來了新的可能。

在本文中，DeepSafe Research將通過TEE-Boost、Rollup-Boost、CRVA等幾個(gè)案例，探討TEE在Web3當(dāng)中的應(yīng)用方式，向大家揭示其巨大潛力及未來可能出現(xiàn)的新場(chǎng)景。我們認(rèn)為，TEE很有可能重塑整個(gè)區(qū)塊鏈行業(yè)，在MEV、底層公鏈性能拓展及免信任簽名發(fā)揮重大作用，在所有需要隱私保護(hù)的場(chǎng)景中占據(jù)一席之地。

什么是TEE？

通俗來講，TEE是處理器或數(shù)據(jù)中心內(nèi)隔離出的一片安全區(qū)域，我們可以把程序放在TEE中執(zhí)行，而這段程序不會(huì)受到包括操作系統(tǒng)在內(nèi)的其他程序干擾。

與軟件層面的安全措施不同，TEE通過特殊硬件，確保外部實(shí)體無法觀測(cè)或訪問TEE內(nèi)的數(shù)據(jù)，無論是運(yùn)行TEE的主機(jī)操作系統(tǒng)，還是云服務(wù)提供商，都無法看到TEE內(nèi)的敏感數(shù)據(jù)，這便是TEE兩大特性之一的安全性，可以為敏感計(jì)算和數(shù)據(jù)構(gòu)建一道屏障。

而所謂的完整性，是說在TEE中運(yùn)行的代碼完全按預(yù)先編好的邏輯執(zhí)行，不存在外部操縱的可能性。TEE硬件會(huì)對(duì)外提供內(nèi)部執(zhí)行的代碼的哈希值，以及對(duì)該哈希的簽名，任何與TEE交互的人都可以核對(duì)這個(gè)哈希值，確定TEE內(nèi)部運(yùn)行的程序是否有誤。

對(duì)于上面提到的簽名，TEE內(nèi)有一個(gè)由硬件制造商設(shè)置的根密鑰，專門用來生成簽名。這道密鑰有多種生成方法，一種方法是 “密鑰注入”，由TEE芯片生產(chǎn)商在外部生成密鑰，然后將密鑰存儲(chǔ)在芯片中，Intel SGX芯片便使用這種方法，所以Intel作為芯片制造商，可能知道密鑰的內(nèi)容。

目前，更為新穎的生成TEE密鑰的方法，是在TEE內(nèi)部嵌入隨機(jī)數(shù)模塊，在TEE第一次被使用時(shí)，自動(dòng)讀取隨機(jī)數(shù)并生成密鑰。由于目前隨機(jī)數(shù)生成器可以生成真隨機(jī)數(shù)，這樣的話即便是芯片制造商也不知道密鑰的內(nèi)容。這樣一來包括運(yùn)行TEE服務(wù)器的數(shù)據(jù)中心在內(nèi)都無法竊取TEE內(nèi)部的密鑰。

大多數(shù)參考資料中都側(cè)重提到TEE的安全性，但較少提到完整性，實(shí)際上完整性及其驗(yàn)證過程非常重要。我們可以驗(yàn)證TEE針對(duì)程序的哈希值生成的簽名，這套流程一般稱為遠(yuǎn)程認(rèn)證(Remote Attestation)。下圖就展示了用戶如何確定TEE內(nèi)執(zhí)行的程序與Github上開源的代碼一致。

所以對(duì)于任何TEE相關(guān)應(yīng)用，我們都可以相信應(yīng)用內(nèi)的敏感數(shù)據(jù)不會(huì)被竊取，也可以驗(yàn)證該應(yīng)用程序是按照其開源的代碼執(zhí)行的。但是，TEE并不是完全免信任的，對(duì)于使用TEE的程序而言，仍需要信任硬件供應(yīng)商。

由于大多數(shù)支持TEE的處理器由英特爾、AMD和ARM等硬件制造商生產(chǎn)，用戶必須信任這些供應(yīng)商正確實(shí)施了完整的工藝流程，且硬件中不包含后門。同時(shí)，用戶可以執(zhí)行上文介紹的遠(yuǎn)程認(rèn)證，避免TEE所在主機(jī)的運(yùn)行方將程序置于非TEE環(huán)境中。

Web3中的典型TEE應(yīng)用場(chǎng)景

TEE-Boost：讓區(qū)塊構(gòu)建流程更去中心化

在以太坊生態(tài)中，TEE被用于解決MEV的中心化問題。以太坊網(wǎng)絡(luò)大部分節(jié)點(diǎn)都接入了名為MEV-Boost的中間件，而后者高度依賴于集中化的Relay服務(wù)。為了更好的理解這一點(diǎn)，我們簡(jiǎn)單介紹下MEV-Boost的工作流程：

1. 首先，以太坊網(wǎng)絡(luò)內(nèi)存在很多Searcher，它們從公共交易池中讀取未上鏈的交易指令，從中尋找MEV機(jī)會(huì)。Searcher會(huì)把一批交易排序成列表（其中插入他自己發(fā)起的交易），交給Builder

2. 不同的Searcher需要競(jìng)拍，Builder會(huì)選中幾個(gè)不沖突的交易序列，將其聚合為一個(gè)區(qū)塊。之后Builder會(huì)聲明這個(gè)區(qū)塊如果上鏈，會(huì)支付給出塊者多少小費(fèi)

3. Relay作為中介，收集多個(gè)Builder提交的區(qū)塊。Validator/Proposer出塊時(shí)，會(huì)向Relay請(qǐng)求區(qū)塊，Relay會(huì)選中小費(fèi)最多的區(qū)塊，將區(qū)塊頭發(fā)送給Validator（注意是區(qū)塊頭而非完整區(qū)塊，區(qū)塊頭內(nèi)只包含一些摘要信息，以及Builder支付的小費(fèi)數(shù)額）

4. Validator/Proposer對(duì)區(qū)塊頭簽名，廣播到網(wǎng)絡(luò)中，表達(dá)自己對(duì)Realy提交的區(qū)塊頭的認(rèn)可。Relay確認(rèn)這一點(diǎn)后，才會(huì)把完整區(qū)塊發(fā)給Proposer，后者拼裝后進(jìn)行第二次廣播，把完整區(qū)塊傳遞出去。

觀察上述流程，不難發(fā)現(xiàn)Relay服務(wù)商的角色很重要，他必須保證以下幾點(diǎn)：

隱私：Relay要保證不讓出塊者提前看到區(qū)塊內(nèi)的數(shù)據(jù)，否則出塊者可以仿照Searcher的交易排序方式，自己構(gòu)造一批MEV交易，獲取所有收益。

區(qū)塊有效性：Relay要保證Builder提交的區(qū)塊有效，不包含垃圾數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)可用性：Relay要保證在有限時(shí)間內(nèi)出示區(qū)塊的完整內(nèi)容，讓Validator順利出塊

小費(fèi)最多：Relay要保證自己提交給Validator的區(qū)塊是讓后者獲小費(fèi)最多的

雖然Realy舉足輕重，然而目前MEV-Boost卻依賴于高度集中化的Relay服務(wù)商。在下圖中可見，幾大主要的Relay服務(wù)商幾乎壟斷了整個(gè)MEV市場(chǎng)。僅Ultra Sound一家就占有差不多40%的市場(chǎng)份額。而中心化帶來的問題便是潛在的作惡可能。

一個(gè)最簡(jiǎn)單的場(chǎng)景是Relay服務(wù)商放棄隱私保護(hù)原則，直接將Builder構(gòu)建的區(qū)塊內(nèi)容提前泄露給出塊者。此時(shí)出塊者可以仿照Builder和Searcher的交易排序方式，私自構(gòu)造MEV交易給自己牟利。除此之外Relay的作惡場(chǎng)景還包括提交無效區(qū)塊、扣留數(shù)據(jù)等。

為了解決上述問題，TEE-Boost提出了一種革命性的方法，它利用TEE消除對(duì)Realy的信任假設(shè)，同時(shí)保留目MEV-Boost架構(gòu)內(nèi)的所有安全保證。TEE-Boost取締了Relay這個(gè)角色的存在，讓Builder直接在TEE中運(yùn)行代碼，通過遠(yuǎn)程驗(yàn)證來證明自己生成的區(qū)塊有效。

然后Proposer直接對(duì)接多個(gè)Builder，選出小費(fèi)最多的那個(gè)區(qū)塊頭并簽名，之后Builder再出示完整的區(qū)塊內(nèi)容。由于取締了Realy這個(gè)中介，Builder不必?fù)?dān)心區(qū)塊內(nèi)容的提前泄露。

Rollup-Boost：使用TEE擴(kuò)展Layer2

除了TEE-Boost，以太坊生態(tài)中的Rollup-Boost也采用了TEE。Rollup-Boost是Flashbot和Uniswap Labs、OP Labs合作開發(fā)的Rollup構(gòu)建方案，目前被用于Unichain，是一套模塊化的方案，它實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)擴(kuò)展模塊:

1. 250ms確認(rèn)的“Flashblocks” ：提供250毫秒的超高交易確認(rèn)速度。對(duì)用戶而言，交易可以被快速納入?yún)^(qū)塊并得到確認(rèn)

2. 可驗(yàn)證的優(yōu)先級(jí)排序：交易序列嚴(yán)格按照每筆交易支付的優(yōu)先費(fèi)用來排序，不會(huì)被區(qū)塊構(gòu)造者做手腳。此外還允許Defi等智能合約回收部分MEV收益

對(duì)于Flashblocks，核心是在TEE內(nèi)將交易打包并生成一個(gè)區(qū)塊碎片廣播出去，而 Unichain的驗(yàn)證者會(huì)收集多個(gè)碎片打包為一個(gè)完整的區(qū)塊。

這套方法的好處顯而易見，它讓驗(yàn)證者每時(shí)每刻都能收到部分區(qū)塊數(shù)據(jù)，不像過去一樣要等空窗期后才收到區(qū)塊，這樣一來其帶寬利用率將有明顯提升，可以提高TPS并加快交易確認(rèn)速度。

此外，由于區(qū)塊碎片的生成是在TEE內(nèi)進(jìn)行，只要TEE內(nèi)的程序不包含錯(cuò)誤，這些區(qū)塊碎片就肯定有效不會(huì)包含垃圾數(shù)據(jù)，這樣一來，Unichain的驗(yàn)證者也可以省去驗(yàn)證區(qū)塊數(shù)據(jù)的工作量。

而可驗(yàn)證優(yōu)先級(jí)排序利用TEE的特性提供可信的交易排序結(jié)果，任何第三方都可以信任運(yùn)行在 TEE內(nèi)的出塊程序不包含惡意的邏輯。假如程序沒有在TEE內(nèi)執(zhí)行，那么交易排序可能無法完全按優(yōu)先級(jí)進(jìn)行，出塊者可能會(huì)出于利益訴求手動(dòng)調(diào)整交易次序。

DeepSafe：新一代免信任門限簽名方案

為了實(shí)現(xiàn)更去中心化、免信任的消息驗(yàn)證+門限簽名方案，DeepSafe引入了TEE和ZK，原創(chuàng)了全流程保密的抽簽+簽名方案，名為CRVA（加密隨機(jī)AI驗(yàn)證網(wǎng)絡(luò)）。

為了提高消息驗(yàn)證和門限簽名的速度，CRVA會(huì)通過抽簽算法隨機(jī)抽選節(jié)點(diǎn)，比如每隔半小時(shí)抽10個(gè)節(jié)點(diǎn)作為驗(yàn)證人，驗(yàn)證一條消息是否有效（比如一筆跨鏈交易是否有效），目標(biāo)消息通過驗(yàn)證后，驗(yàn)證人們會(huì)生成門限簽名并觸發(fā)后續(xù)操作。

在CRVA中，DeepSafe利用了TEE和ZK的隱私保護(hù)功能來隱藏驗(yàn)證人身份，防止內(nèi)部串謀或黑客攻擊。其具體工作流程簡(jiǎn)化如下:

1. 每個(gè)CRVA節(jié)點(diǎn)的核心模塊都運(yùn)行在TEE內(nèi)，還要在DeepSafe官方公鏈上留下一個(gè)永久公鑰，用來注冊(cè)身份

2. 節(jié)點(diǎn)會(huì)在TEE中生成一個(gè)臨時(shí)公鑰，并生成ZK Proof，證明臨時(shí)公鑰與鏈上的某個(gè)永久公鑰彼此關(guān)聯(lián)，但又不泄露是哪一個(gè)（這里要注意，因?yàn)橛蠺EE，節(jié)點(diǎn)自己都不知道自己的臨時(shí)公鑰內(nèi)容）

3. 之后，節(jié)點(diǎn)在TEE內(nèi)對(duì)臨時(shí)公鑰加密，將密文與ZKP發(fā)送給外界，由Relayer統(tǒng)一接收。Relayer會(huì)在TEE內(nèi)將密文解密，還原出臨時(shí)公鑰集合（由于有TEE，Relayer不知道每個(gè)臨時(shí)公鑰對(duì)應(yīng)哪個(gè)節(jié)點(diǎn)提交的密文）

4. 解密出臨時(shí)公鑰集合后，Relayer節(jié)點(diǎn)會(huì)將其提交至鏈上，調(diào)用VRF函數(shù)隨機(jī)選擇幾個(gè)節(jié)點(diǎn)做驗(yàn)證者，構(gòu)成匿名委員會(huì)

5. 假設(shè)現(xiàn)在有一條消息（比如跨鏈請(qǐng)求）需要驗(yàn)證，CRVA網(wǎng)絡(luò)內(nèi)會(huì)廣播待驗(yàn)證消息，節(jié)點(diǎn)會(huì)先用TEE內(nèi)的臨時(shí)公鑰，驗(yàn)證自己是否屬于委員會(huì)，然后再選擇參與簽名

6. 目前DeepSafe采用鏈上遠(yuǎn)程證明的方式，保證CRVA節(jié)點(diǎn)的計(jì)算流程在TEE內(nèi)嚴(yán)格進(jìn)行。DeepSafe官方自行搭建了一條公鏈，專門用來接收和驗(yàn)證CRVA節(jié)點(diǎn)生成的遠(yuǎn)程證明

這套CRVA方案的核心是，幾乎所有重要活動(dòng)都發(fā)生于TEE內(nèi)部，外界不知道發(fā)生了什么，它們?cè)赥EE外部只能看到一堆加密后的密文。包括Relayer在內(nèi)，沒人知道哪些節(jié)點(diǎn)是驗(yàn)證人，甚至你自己都不知道自己的臨時(shí)公鑰是什么，從根本上防止了串謀和外部攻擊。

理論上講，攻擊DeepSafe的CRVA委員會(huì)需要攻擊整個(gè)CRVA網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的數(shù)百個(gè)節(jié)點(diǎn)，難度非常大。這套靠TEE和隱私計(jì)算實(shí)現(xiàn)的免信任門限簽名方案，可以應(yīng)用于多簽錢包、資產(chǎn)托管、跨鏈橋、預(yù)言機(jī)等許多場(chǎng)景中。

在此前的文章中，我們就曾提到，CRVA可以在常規(guī)智能合約錢包的驗(yàn)證流程之上，作為補(bǔ)充，構(gòu)造2FA雙因素驗(yàn)證流程，增加用戶資產(chǎn)的安全性；此外，大多數(shù)跨鏈橋或資管平臺(tái)采用多簽/MPC的托管方式，而CRVA幾乎天然適用于此類場(chǎng)景。

比特幣生態(tài)內(nèi)知名跨鏈橋Bool Network便是基于CRVA構(gòu)建的，該跨鏈橋在2024年處理了累計(jì)超3.5億美元的跨鏈交易，幾乎接入了80%的比特幣Layer2網(wǎng)絡(luò)，取得了不錯(cuò)的成績(jī)。

TEE的未來應(yīng)用

TEE協(xié)處理器：連接Web2和Web3

TEE協(xié)處理器是目前TEE在未來最有前景的場(chǎng)景之一。所謂協(xié)處理器，指使用可證明的鏈下計(jì)算取代成本高昂的鏈上計(jì)算，類似于Rollup的思路。我們可以把復(fù)雜計(jì)算、數(shù)據(jù)處理和算法操作放到在TEE中執(zhí)行，通過加密證明在鏈上驗(yàn)證其結(jié)果。

這套方法可以為 EVM 生態(tài)內(nèi)的智能合約提供低成本且隱私的計(jì)算能力，比如AMM合約有一套復(fù)雜的算法，可以算出目前最好的AMM參數(shù)，但這套算法在鏈上執(zhí)行需要消耗大量gas，此時(shí)我們可以將該算法放到TEE內(nèi)執(zhí)行，而AMM合約在更新參數(shù)時(shí)，只需要向TEE內(nèi)的程序發(fā)起請(qǐng)求，便可直接收到結(jié)果。

除此之外，我們還可以創(chuàng)造出新的應(yīng)用類型，比如Teleport，該項(xiàng)目通過TEE協(xié)處理讓智能合約控制Twitter帳戶，用戶可以將其Twitter授權(quán)給TEE自動(dòng)操作。比如，我們可以在鏈上觸發(fā)交易，當(dāng)TEE監(jiān)控到交易指令后，會(huì)在TEE內(nèi)生成一條推文，然后發(fā)布到推特。

更有趣的方法是在TEE內(nèi)部調(diào)用LLM的API，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的條件判斷。目前DeepSafe正在探索基于TEE的AI預(yù)言機(jī)，預(yù)言機(jī)核心部分在TEE內(nèi)執(zhí)行，可以調(diào)用LLM檢索外部數(shù)據(jù)，輸出關(guān)于某個(gè)事件是否發(fā)生的結(jié)論，并將該結(jié)論發(fā)送至鏈上，以此為預(yù)測(cè)市場(chǎng)提供更準(zhǔn)確的事件結(jié)果。

加密內(nèi)存池和隱私交易

由于TEE的機(jī)密性，我們可以基于TEE構(gòu)建完全隱私的交易處理工作流。傳統(tǒng)的內(nèi)存池會(huì)將交易內(nèi)容暴露給網(wǎng)絡(luò)中所有人，從而為各種MEV攻擊創(chuàng)造了機(jī)會(huì)，損害了用戶利益，而前文提到的Rollup-Boost的開發(fā)商正在探索這一場(chǎng)景。

基于TEE的加密內(nèi)存池，可以確保交易在整個(gè)生命周期內(nèi)高度保密，比如。用戶直接向基于 TEE排序器提交加密后的交易，交易解密、排序、執(zhí)行的全過程都在TEE內(nèi)進(jìn)行，外部不可見。最后，我們只把交易執(zhí)行過后的最新狀態(tài)更改發(fā)布到區(qū)塊鏈上。

TEE多證明器系統(tǒng)

除了前述場(chǎng)景，TEE還可以為Rollup充當(dāng)證明器，作為ZK和OP之外的技術(shù)補(bǔ)充。諸如Scroll、Taiko等知名Rollup項(xiàng)目方都采用了TEE證明器，這種方法比ZK更高效快速，也便于迭代。

總結(jié)

TEE代表了區(qū)塊鏈領(lǐng)域最重要的技術(shù)發(fā)展之一，它為解決性能、隱私和去中心化之間長(zhǎng)期存在的矛盾提供了一條切實(shí)可行的途徑。通過提供硬件保證的隔離性和完整性，TEE 能夠支持新的應(yīng)用類別，同時(shí)保持區(qū)塊鏈系統(tǒng)所特有的信任最小化特性。

本文探討的應(yīng)用——從 MEV-Boost 的去中心化區(qū)塊構(gòu)建到 Rollup-Boost 的性能提升，再到 DeepSafe 的高級(jí)安全機(jī)制——展現(xiàn)了 TEE 技術(shù)的變革潛力。這些應(yīng)用證明，TEE 能夠帶來立竿見影的實(shí)際效益，同時(shí)為未來更具雄心的應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。

區(qū)塊鏈基礎(chǔ)設(shè)施的未來很可能不會(huì)局限于單一的技術(shù)方案，而是多種技術(shù)的復(fù)雜組合——每種技術(shù)都針對(duì)特定的用例和安全需求進(jìn)行了優(yōu)化。 TEE 將在這個(gè)多方面的生態(tài)系統(tǒng)中發(fā)揮關(guān)鍵作用，提供將區(qū)塊鏈應(yīng)用程序推向主流采用所需的性能和功能，同時(shí)保留其獨(dú)特的去中心化、無需信任的屬性。

以上就是從TEE-Boost到CRVA：淺析TEE在區(qū)塊鏈中的應(yīng)用場(chǎng)景的詳細(xì)內(nèi)容，更多關(guān)于TEE-Boost：讓區(qū)塊構(gòu)建流程更去中心化的資料請(qǐng)關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！