读懂 Chainlink DECO：隐私保护的预言机
2023-01-28 17:44
• Chainlink DECO 是一个利用零知识证明技术的隐私保护去中心化预言机，可以使海量链下私有数据，在隐私保护的前提下被链上智能合约调用。
• DECO 在 HTTPS/TLS 协议基础上进行了扩展，使得服务器端无需修改就能使用。核心思想是在 Prover ( 用户或 Dapp)，Verifier (Chainlink 预言机 )，Server ( 数据提供商 ) 之间构建一个新颖的三方握手协议。
• DECO 能解锁从金融到身份到社交等多个应用场景，例如自托管社交恢复，DeFi 信用借贷，粉丝证明，社交身份证明，DAO 的抗女巫攻击，SBT，KYC/AML，etc.
Web3 重塑了数据价值，但分布式结构的区块链是一个封闭的确定性系统，智能合约没有实现外部 API 调用的功能，从而诞生了预言机这个机制用来帮助智能合约获取外部数据。 链下数据上链本身并不困难，难的是通过技术和机制设计生产信任 ，预言机问题就是需要解决从数据源到处理到喂价的信任问题。 成为公众认可的预言机的一个基本条件是去中心化 ，即是否允许单点故障和数据验证。链下去中心化的常用解决方案是使用多个数据节点形成去中心预言机网络，每个节点都会收集数据，达成共识后输入到区块链上的智能合约。 当前预言机的主要用法是为 DeFi 提供 Price Feed（喂价），安全及时准确地更新基础资产的价格。根据 DefiLlama 数据， Chainlink 是市场上最大的预言机解决方案之一，在撰写本文时担保的总价值约为 $11B，占整个市场的 46%。 随着区块链的发展，对链下数据的需求越来越强烈，单纯为 DeFi 喂价已经无法满足开发者的需求。现实世界和 Web2 中的绝大多数数据都无法公开访问，但却是构建 Web3 创新应用场景（信用借贷, 社交, DID, KYC/AML, etc.）所必须的。因此新一代预言机需要使智能合约能够以隐私保护的方式支持涉及敏感数据的复杂用例。 DECO 是 Chainlink 在这个方向的解决方案，利用零知识证明技术，让用户可以向智能合约生成链下隐私数据证明，而不向公众或预言机节点本身透露数据。DECO 可以接入现有 API，即使需要终端用户验证（例如获取银行账户余额需要登录），也无需 API 数据提供商做任何修改。目前已进行到 alpha 阶段，正与多个合作伙伴一起测试概念验证。 这里提供关于 TLS 和 ZKP 的必要背景，DECO 建立在这些协议之上。 TLS（T ransport L ayer S ecurity, 传输层安全性）是一个强大的、广泛部署的安全性协议，前身是 SSL，旨在促进互联网通信的私密性和数据安全性，位于应用程序协议层和 TCP/IP 层之间，主要用例是对 web 应用程序和服务器之间的通信进行加密。 通过 HTTP 进行的通信都是以纯文本形式进行的，容易被窃听，篡改和冒充。使用 TLS 后，用户发送到网站（单击、填写表格等）的 HTTP 数据和网站发送给用户的 HTTP 数据都被加密，接收者必须使用密钥来解密加密的数据。HTTPS 是在 HTTP 协议基础上实施 TLS 加密，是网站的标准做法，网站需要在其源服务器上安装 TLS 证书，浏览器会将所有非 HTTPS 网站标记为不安全。 TLS 的基本思路是采用公钥加密法，网站公开共享的 TLS/SSL 证书包含公钥，而私钥安装在源服务器上，并由网站所有。客户端先向服务器端索要数字证书公钥，然后用公钥加密信息，服务器收到密文后，用自己的私钥解密。 这里有一个问题，公钥加密计算量太大，为了减少会话耗用的时间，每一次会话客户端和服务器端都生成一个"会话密钥"（session key），用它来加密信息。由于"会话密钥"是对称加密，所以运算速度非常快，而服务器公钥只用于加密"会话密钥"本身，这样就减少了加密运算的消耗时间。 做认证密钥协商的握手协议 (handshake protocol)：明文通信，通过非对称加密相互确认彼此验证，确立将使用的加密算法，并生成一致的会话密钥用于记录协议的对称加密 做对称加密传输的记录协议 (record protocol)：协议主体，对数据传输进行保密性和完整性保护 TLS 的加密套件（CipherSuite）是 4 个算法的组合： 认证 (Authentication) ：判断身份的真实性，主流的有 RSA/DSA/ECDSA密钥交换 (Key exchange) ：通信双方协商用于加密的密钥，主流的有 ECDHE加密 (Encryption) ：用于通信的对称加密，趋势是使用 GCMMAC (Message Authentication Code，消息认证码 ) ：用于验证数据完整性以及数据是否被篡改，主流有 SHA256/SHA384/SHA1 等TLS 非常强大，但有一个限制：不允许用户向第三方证明他所访问的数据确实是来自某个特定的网站 ，因为数据传输使用的是对称加密，用户和服务器一样有能力对数据进行签名。直观的例子是，有很多网站的服务器内都存有 Alice 的身份信息，可以轻松验证 Alice 已经超过 18 岁，但 Alice 很难向 Bob 证明这点。Alice 可以从网站上截图，但截图很容易伪造，即使截图能被证明是真实的，也会泄露信息——Alice 的确切出生日期，而不仅仅是她已超过 18 岁这个事实。 预言机需要去中心化（不依赖单点例如网站服务器）证明链下隐私数据的出处（Provenance），并在不泄露隐私的前提下供智能合约使用。零知识证明可以帮助实现这些功能。 1.2 ZKP 零知识证明（Zero Knowledge Proof, ZKP）在区块链受到广泛关注，主要应用为 ZK-Rollup（为了提高扩容效率在算法设计上做了不少妥协，不 zk 的 Validity Proof）与隐私技术 ( 真正的 zk)。零知识证明允许 Prover 向 Verifier 证明其拥有一个解（Witness）能够解决某个计算问题（Statement），而无需透露任何关于该解（Witness）的额外信息。 前端：编译器，将需要验证的 Statement 写成领域特定语言（DSL），再编译为 ZK 友好的格式，例如算数电路； 后端：证明系统，检查电路正确性的交互式论证系统，例如 Marlin, Plonky2, Halo2； 在区块链这样的开放系统上构造交互提问的流程很复杂，证明需要任何人都能随时进行验证，因此区块链应用上的 ZK 系统通常是非交互式的，交互式可以使用 Fiat–Shamir-heuristic 转换为非交互式。 DECO 在 HTTPS/TLS 协议基础上进行了扩展，使得服务器端无需修改就能使用。 DECO 的核心思想是在Prover ( 用户或运行 DECO Prover 的 Dapp)， Verifier ( 运行 DECO Verifier 的 Chainlink 预言机 )， Server ( 数据提供商 ) 之间构建一个新颖的三方握手协议。 Provenance：当 Prover 从 Web Server 查询信息时，Verifier 见证交互过程，并收到由 Prover 就 TLS 会话数据创建的一个承诺（Commitment） ，由此 Verifier 就能验证信息的真实来源； Privacy：如果数据无需隐私，Prover 可以直接向 Verifier 提供可以解密数据的密钥，供开发者在 Dapp 中加入数据；如果需要隐私，Prover 利用 ZKP 生成不泄露数据的证明，供开发者在 Dapp 中加入。 三方握手，Prover，Verifier 和 Server 建立特殊格式的会话密钥，保证数据不可伪造； 查询执行，Prover 使用带有她的私有参数 2.1 Three-party handshake 注：以下说明基于 AES-CBC-HMAC 加密算法，TLS 1.3 只保留了更安全的 AEAD 作为加密算法，使用一个密钥用作加密和 MAC，不需要 MAC 密钥。但由于 TLS 1.3 的密钥独立性，同样也可以构建一个复杂度类似的三方握手协议。 Prover 在握手之后， 由于 MAC 密钥是秘密共享的， 和 在从 接下来， 假如明文由几个数据块组成 只揭示特定的数据行：在不揭示其他数据块的前提下，证明 隐藏包含隐私数据的数据行：证明 然而，很多时候 Verifier 需要验证所揭示的子字符串是否出现在正确的上下文中，上面提到方法不足以提供上下文的完整性保护。为了弥补这一点，DECO 利用了一种名为零知识两阶段解析（Two-stage Parsing）的技术：Prover 在本地解析其会话数据，确定能说服 Verifier 的最小子字符串，再向 Verifier 发送数据。由此实现了隐私性。 简洁的非交互式（NIZK）零知识证明在计算和内存方面通常在 Prover 侧具有很高的开销。由于 DECO 进行的 ZKP 的 Verifier 是指定的（Chainlink 的预言机），因此可以使用更高效的交互式零知识证明，例如更小的内存使用，避免可信设置，廉价的计算等。 目前的 Alpha Test 中 DECO 依旧是使用 Dapp 在充当 Prover，在未来的迭代中，计划 Prover 可以由终端用户本地部署（例如手机），或在可信执行环境（TEE）中部署。 DECO 可以验证用户链下身份信息的有效性，同时还能保障数据隐私，从而解锁很多 Web3 创新应用场景，从经济到社交。 自托管社交恢复 / 法律身份证明（你是谁） ：使用 DECO，利用已经拥有成熟身份验证机制的机构网站（银行，社交媒体）充当社交恢复其中一个守护人。信用借贷 / 资金证明（你有多少钱） ：Teller 是一个 DeFi 信用借贷协议，使用 DECO 协议证明用户在链下银行账户中的资产余额超过了贷款所要求的动态最低门槛。粉丝证明 / 交互证明（你与谁互动过） ：Clique 是一个社交预言机，正在开发一种解决方案，提供对跨各种社交媒体平台（例如使用 Twitter API）的链下用户影响力、忠诚度和贡献的深度分析。数字身份 / 社交身份证明（你拥有某个线上账户） ：PhotoChromic 是一个数字身份解决方案，使用 DECO 将 Web3 用户与其 Twitter 或 Discord 社交账户绑定，并在过程中不暴露底层个人身份数据，使应用能够过滤出真实的用户。DAO 的抗女巫攻击，SBT，KYC/AML，etc. Chainlink 作为当前预言机 的绝对龙头，通过 DECO 预言机，海量链下私有数据将能在隐私保护的前提下被链上智能合约调用，可以解锁从金融到身份到社交等诸多应用场景。 潜在的隐患是 Prover 的证明生成速度，和 Verifier 的中心化问题。 Reference https://evilpan.com/2022/05/15/tls-basics/ https://blog.helong.info/blog/2015/01/23/ssl_tls_ciphersuite_intro/ https://blog.helong.info/blog/2015/09/07/tls-protocol-analysis-and-crypto-protocol-design/ https://medium.com/amber-group/need-for-speed-zero-knowledge-1e29d4a82fcd https://www.youtube.com/watch?v=eJqZQ2_VBzo&t=1345s https://research.chain.link/deco.pdf https://blog.chain.link/web3-identity-blockchains-credentials-oracles-zh/
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