區塊鏈:數據隱私與加密學技術_ION

編者按：本文來自鏈捕手，作者：徐茂桐，星球日報經授權發布。01數據隱私的發展現狀

隨著互聯網的高速發展，我們在享受豐富的互聯網產品和服務的同時，也在時時刻刻向提供商提供關于我們自己的全方位個人信息。廣義上來說，所有由我們本人發起的網絡使用行為，都可以看做是我們的個人信息。而我們在網上所體現出的所有個人信息，包括我們的瀏覽習慣、地理位置、設備IP、使用的瀏覽設備和瀏覽器的型號都在不斷被收集、存儲和處理。數以億計的用戶撐起了全球互聯網科技企業超過9萬億美元的市值，而當互聯網發展愈發呈現寡頭化趨勢之后，個人數據更趨于集中，一旦泄露造成的后果也越來越嚴重。根據，中國互聯網協會在2016年發布的《中國網民權益保護調查報告》顯示，2016年國內有6.88億網民曾遭受過不同程度的個人信息泄露，造成的經濟損失估算達915億元。數據隱私泄露事件層出不窮：今年1月，掌握著印度10億公民的身份數據庫Aadhaar被曝遭網絡攻擊，該數據庫除了記錄人們的名字、電話號碼、郵箱地址等信息外，還涉及人的指紋、虹膜紀錄等極度敏感的信息。今年3月，Facebook數據泄露丑聞爆發，至少8700萬用戶的隱私數據遭泄露，Facebook股價在之后下跌超過20%。今年6月，一位ID為「f666666」的用戶在暗網上開始兜售圓通10億條快遞數據，該用戶表示售賣的數據為2014年下旬的數據，數據信息包括寄件人姓名，電話，地址等信息，10億條數據已經經過去重處理，數據重復率低于20%，并以1比特幣打包出售。…...所以，我們可以看到數據泄漏已經從姓名、家庭住址、電子郵箱、電話號碼，到個人身份證、護照號碼，甚至到個人生物識別信息如虹膜、基因信息。對于普通民眾來說，這些重要的身份信息一旦泄露我們就如同裸奔。對于企業而言，一旦發生數據泄露的事件，造成的影響和損失也是巨大的。據IBM研究報告顯示，數據泄露事件的平均總成本為220萬美元到690萬美元。對于那些登上新聞頭條的大規模數據泄露事件，IBM的調研結果表明，一次重大數據泄露事件的成本可能高達3949萬美元。這一數字會隨著遭泄露記錄數量的增加而增加，這在意料之中。例如，5000萬條記錄的泄露事件可能就會導致損失3.5億美元。其實，在數據隱私泄露一浪高過一浪的今天，一直領跑標準制定的歐洲和美國早已發布了數據行業的新規定。歐洲最先針對普通消費者的數據發動了保護。今年3月21日，歐盟委員會發布了兩項提案，提出針對數字化業務活動征收數字服務稅。歐盟認為，現有的稅法已經難以跟上企業數字化運營的步伐。DST提案基于總收入繳稅，歐盟各成員國采用3%的統一稅率。這其中包括出售來源于用戶所提供信息、資料和數據的收入。緊接著，今年5月25日，歐盟開始強制實施了被稱為史上最嚴苛數據隱私保護法的GDPR(GeneralDataProtectionRegulation，「通用數據保護條例」)。條例規定了企業在對歐盟公民進行數據收集、存儲、保護和使用時的新行為標準，也給予了用戶對自己數據更廣泛的處理權和決定權。普華永道指出：「這將影響在歐洲內外保存或使用歐洲公民個人數據的每個實體。」現有法律更加偏向于對個人可識別信息。該法案制定了一系列的安全標準，就保健計劃、供應商以及結算中心如何以電子文件的形式來傳送、訪問和存儲受保護的健康信息做出了詳細規定。法案規定在確保私密性的情況下保存病人信息檔案六年，還詳細規定了醫療機構處理病人信息規范，以及違法保密原則、通過電子郵件或未授權的網絡注銷病人檔案的處罰方案。HIPAA定義以下信息為「受保護的健康信息」:?姓名?出生日期，就醫，入院和出院日期，和死亡日期?電話號碼，地址傳真號碼等聯系方式?社會安全號碼?病歷號?照片?手指和語音打印?任何其他獨特的識別號碼那么數據信息在我國發展情況又是如何呢？根據我國工信部《大數據產業發展規劃(2016-2020年)》，到2020年大數據相關產品和服務業務收入應突破1萬億元，年均復合增長率保持30％左右，中國將成為全球最大的大數據產業國之一。黑市交易依然是我國數據交易的主流。財經網的一篇報道指出，中國大數據被黑市壟斷，所有正規數據交易所和第三方公司收入相加一年不到50億元，因此數據行業存在巨大的增長潛力，但如果想擺脫黑市的壟斷，需要在技術層面提供安全的數據分享解決方案。據不完全統計，國內個人信息泄露數達55.3億條左右，平均每人就有4條相關的個人信息泄露，這些信息最終的命運，是在黑市中反復倒手，直至被榨干價值。其中，80％的數據泄露自企業內鬼，黑客僅占20％。直到2017年6月《網絡安全法》出臺，各類灰色和黑色數據產業才逐漸收斂，但依然暗流涌動。

數據隱私平臺Aleo將分三個階段推出測試網3，已啟動面向開發人員的第1階段:8月3日消息，數據隱私平臺Aleo宣布分三個階段推出Aleo測試網3，Aleo測試網3分為3個階段，第1階段已啟動，面向開發人員；第2階段于9月推出，面向證明者；第3階段于10月推出，面向證驗證者。Aleo將在測試網3的3個階段將2500萬個Aleo積分（ALEO）分發給開發者、證明者和驗證者社區。同時鼓勵Aleo的開發者和愛好者參與即將推出的漏洞賞金計劃。

Aleo測試網3的新功能包括：在Aleo虛擬機 (AVM) 上部署和執行程序、證明Coinbase謎題 (PoSW) 以產生新的學分、Marlin + Plookup證明系統上進行批量證明和驗證、支持使用FROST閾值簽名的多簽名錢包等。

此前消息，今年2月份，Aleo Systems Inc曾完成2億美元B輪融資，a16z等參投。[2022/8/3 2:54:55]

圖表來源，中國消費者協會2018年下半年組織開展的“App個人信息泄露情況”問卷調查02加密學的幾種技術盤點

其實，我們認為數據行業交易的應該是數據的使用權，而不是數據本身。數據由于本身易復制和可傳播的特性，在現行的科技手段下，不能有效地防止數據在分享和使用的過程被泄露。從企業端來看，大數據分析一般由第三方對各類數據源進行合并、分析和建模。數據集中化收集導致隱私信息泄露等風險，導致目前只有1％的企業數據向第三方如大數據公司、AI公司分享。擁有數據的公司無法安全的將數據共享或變現，進而產生一個個數據孤島。從用戶端來看，大數據公司、開發者和科學家僅能接觸到有限的數據集，并且費用高昂。與運營商等大數據源的合作需要開發人員現場部署模型于數據源的服務器上，模型算法存在泄露風險，且效率低下。而要想找到數據隱私的保護手段，其實是可從可信硬件和密碼學兩個方向入手。硬件手段主要是可信執行環境(TrustedExecutionEnvironment)，而密碼學手段主要有同態加密（HomomorphicEncryption,HE)，零知識證明(Zero-knowledgeProof,ZKP)，以及安全多方計算(Multi-partyComputation)。同態加密同態加密是一種支持密文運算的加密方式。數學上，同態描述了將一個數據集合轉換為另一個集合的對應關系，同時保持了兩個集合中元素之間的運算結構。由于同態加密中的明文與密文滿足同態性，因此對應的數學運算，無論是對加密數據還是明文數據執行，都將得到相同的結果。從而，可在不暴露明文的情況下，利用密文運算獲得數據計算結果，實現了數據隱私和數據處理的并存。同態加密有望在云計算中發揮重要作用，允許公司將加密數據存儲在公共云中，并利用云提供商的分析服務。目前由于理論基礎和技術發展的限制，同態加密的效率距實用差距很大，在短期內難以進行大規模的商用。零知識證明零知識證明可簡單描述為，證明者能夠在不向驗證者提供任何有用信息的情況下，使驗證者相信某個論斷是正確的證明方法。零知識證明被大量密碼學協議用作基本模塊，但在構建隱私計算方面仍有多方面技術難點需要突破，包括一般性函數的計算，運行效率，多方數據隱私，可信初始化等問題。可信執行環境可信執行環境通過在硬件計算平臺上引入安全軟硬件協同設計架構來提高系統的安全性。通過基于硬件密鑰的安全代碼加載，強制硬件環境中計算行為不可作惡。其優點是速度較快，缺點是過于中心化，需要信任硬件提供方，并且存在設計漏洞，易被側信道攻擊等安全風險。安全多方計算安全多方計算研究的是在無可信第三方的情況下，幾個相互不信任的參與方如何安全地計算一個約定函數的問題。安全多方計算可在明文數據不離開各自節點的前提下，完成多方協同分析、處理和結果發布，適合以下應用場景：多個機構之間想共享數據以供信息聯合查詢，但又互不信任，每個機構都需要防止數據泄露。利用安全多方計算技術，可以實現數據的安全查詢，即在不泄漏任何一方數據的情況下對數據整合和分析，如此，企業可以在我們的技術的幫助下打通這一原本不可能的場景，并且滿足法律合規的需求。安全多方計算對參加計算節點的算力和帶寬有一定要求。但近幾年科研方面的突破讓計算速度有了指數級的提升。03安全多方計算或將成熱點

Casper Labs成為數據隱私協議聯盟的創始成員:5月12日消息，Casper Labs宣布已正式成為數據隱私協議聯盟（DPPA）的創始成員。 DPPA由20個公司組成，致力于建立一個基于去中心化區塊鏈的數據生態系統，以為消費者提供更好的個人數據控制。

此前消息，DPPA將為Casper Labs的一個針對數據共享、數據存儲、數據所有權和數據貨幣化進行了優化的第一層區塊鏈版本制定一套指南和規范。[2021/5/12 21:51:33]

綜合考慮安全性、效率、運算能力、所能處理問題的復雜程度，在幾種加密技術方案中，我們更看好安全多方計算。在近期，它越來越受到重視，被視為區塊鏈發展和數據安全解決方案的熱點。自1982年由華裔計算機科學家、圖靈獎獲得者姚期智教授提出安全多方計算以來，至今它發展了30余年，目前安全多方計算效率在迅速提升，約比明文計算慢兩個數量級，我們認為目前已支持中大規模商用。

數據預處理效率相較2012年提高了200多倍，計算所需時間不到明文的10倍。目前區塊鏈的共識過程存在大量冗余計算，中間浪費了許多算力和時間成本。并且，所有鏈上信息和智能合約都是公開的，這被視為是企業大規模部署Dapp以及敏感數據上鏈的重大障礙。安全多方計算恰恰就能改變這一點，它自帶的可驗證計算的特性避免了冗余計算，而且能保證參與運算的數據的安全與隱私。我們如今正在跟歐洲領先的研究型高等院校合作，用安全多方計算去搭建一個多方數據安全共享平臺。具體的計算任務由參與計算的多個節點共同完成，每個節點只能拿到數據經過混淆、掩蓋的數據片段。這些片段獨立存在時沒有任何意義，只有將它們用密碼學算法重建時才能合并出數據明文。我們只需要保證有至少一個誠實節點，所有數據便是安全的。這種去中心化的技術杜絕了原始數據的泄露，從根本上解決了數據共享和使用中的信任問題，所以安全多方計算有廣闊的市場前景。最后，列舉幾個安全多方計算常見的應用場景：數據安全查詢政府部門的系統中往往儲存了大量的公民個人數據和企業經營數據，很多商業機構需要查詢信息用作商業用途，但政府不希望數據被泄露或被拷貝走，同時，有些場景下商業機構也不希望政府知道其查詢條件。利用安全多方計算技術，可以實現數據的安全查詢。除此之外，數據安全查詢的解決方案還可應用在商業競爭、數據合作等眾多領域中。聯合數據分析跨機構的合作以及大型企業的經營運作經常需要從多個數據源獲取數據，拼湊成全量數據再進行分析。已有的數據分析算法可能導致隱私暴露，安全多方計算平臺可以使原始數據在無需歸集與共享的情況下實現計算，保護目標數據持有方的隱私及資產安全。聯合征信安全多方計算平臺可賦能金融、保險企業對客戶的負債率等風險指標進行聯合分析。目前各家金融、保險、資產管理機構只掌握客戶部分數據，從而導致風險評估誤差。聯合分析不泄露各參與方數據，對客戶的風險有整體評估，在多頭借貸等場景下能有效降低違約風險。多維度健康分析安全多方計算平臺賦能醫療機構對病人在多家醫院的病歷和智能硬件生物數據進行分析，從而在病人、醫院和智能硬件廠商數據不泄露的情況下，對病人有更精準的診斷。同時，針對醫療機構的聯合數據分析可以讓藥品研究機構對某特定地區特定病種有更全面的了解。精準廣告投放安全多方計算平臺賦能商戶對潛在客戶多維度信息進行分析，從而更精準的投放廣告。廣告投放機構可以從更多數據維度對客戶購買意向建模，且數據源不泄露個人隱私數據。數據匹配安全多方計算平臺可完成兩方或多方的去中心化數據匹配，數據無需脫敏。我們的長期目標，是想讓每個人把個人數據，包括行為、醫療、健康和基因數據在保護隱私的情況下安全、高效地變現。如此，不僅能讓更多人意識到數據的價值，推動社會對個人隱私的守護意識，還能解放大量數據，增加數據流動性，形成雙邊數據市場，從而更快推動人工智能的發展。*本文中所提供的法律信息不構成專業解讀或律師意見核心參考資料：《2017數據泄露盤點》《FT中文網數據泄露專題》《IBM研究報告：數據泄露比流感更常見損失到底有多大》《超30億條用戶數據泄露BAT無一幸免》《GDPR解讀》《HIPAA-知乎》《GDPR-36氪》《EY全球稅務簡報歐盟委員會發布對數字化活動征稅的提案》《中國大數據被黑市壟斷，正規玩家年收入不到50億》《2018數據泄露盤點》

上海市數據隱私安全計算企業重點實驗室參與完成論文被密碼學頂級會議PKC收錄:近日，上海市數據隱私安全計算企業重點實驗室謝翔博士聯合香港大學學者共同合作的論文《Compact Zero-Knowledge Proofs for Threshold ECDSA with Trustless Setup》被公鑰密碼學領域國際頂級會議PKC 2021錄用，該會議將在北京時間2021年5月9日至13日于線上舉行。PKC是國際密碼學會（IACR）主辦的專注于公鑰密碼學方向的旗艦會議，每一年舉辦一次，今年是第24屆，該會議一直是學術界和工業界共同關注的焦點。

本次上海市數據隱私安全計算企業重點實驗室參與完成的論文亮點在于零知識證明（ZKP）方向的研究。在理論層面，我們提出的零知識證明包括HSM群中的離散對數關系和Castagnos-Laguillaumie（CL）密文的格式良好性。在實際應用層面，我們利用零知識證明改進了兩方ECDSA和門限ECDSA的性能。

上海市數據隱私安全計算企業重點實驗室以矩陣元科研中堅力量為基礎，匯集國內密碼學專家、學者組建而成。研究內容為針對數據融合與協同計算基礎設施建設過程中保護數據安全與隱私的基礎理論技術。[2021/4/7 19:55:55]

聲音 | 金融壹賬通陸一帆：區塊鏈落地項目寥寥無幾，背后原因是數據隱私和系統主導權的困擾:金色財經報道，金融壹賬通區塊鏈業務部總經理陸一帆表示，區塊鏈作為數字時代的核心技術，目前真正落地的項目卻寥寥無幾，其背后的原因正是數據隱私和系統主導權的困擾。金融壹賬通推出的“壹賬鏈”打造全加密區塊鏈框架，運用前沿密碼學方案，有效解決了數據隱私的難題，一定程度上降低了中小銀行獲得高性能區塊鏈底層設計服務的成本。[2020/1/21]

飛利浦正研究區塊鏈技術，欲應用于醫療數據隱私等業務中:據飛利浦中國團隊消息，飛利浦全球研究團隊正在研究區塊鏈技術應用于醫療數據隱私、數據標準等相關業務，國內也有團隊在研究醫療數據隱私標準。但目前都仍處于研發階段。[2018/5/11]

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