Sự phát triển của công nghệ bảo mật mã hóa

Tác giả: milian

Biên dịch: AididiaoJP, Foresight News

Tiêu đề gốc: Lịch sử phát triển công nghệ bảo mật trong lĩnh vực tiền mã hóa

Mỗi làn sóng công nghệ lớn đều bắt đầu từ nhóm chuyên dụng hoặc nhóm người dùng đơn lẻ, sau đó mới phát triển thành công cụ đa dụng hoặc đa nhóm.

Máy tính thời kỳ đầu chỉ làm được một việc: giải mã, xử lý điều tra dân số, tính toán quỹ đạo đạn đạo, mãi sau này mới trở thành máy có thể chia sẻ và lập trình.

Internet ban đầu chỉ là mạng nghiên cứu điểm-điểm nhỏ (ARPANET), sau đó mới phát triển thành nền tảng toàn cầu, cho phép hàng triệu người phối hợp làm việc trong trạng thái chia sẻ.

Trí tuệ nhân tạo cũng đi theo con đường tương tự: hệ thống ban đầu là các mô hình chuyên gia hẹp, xây dựng cho một lĩnh vực duy nhất (engine cờ vua, hệ thống đề xuất, bộ lọc spam), sau này mới phát triển thành mô hình tổng quát, làm việc đa lĩnh vực, tinh chỉnh cho nhiệm vụ mới và trở thành nền tảng chung cho người khác xây dựng ứng dụng.

Công nghệ luôn bắt đầu ở chế độ hẹp hoặc một người dùng, thiết kế cho một mục đích hoặc một người, sau đó mới mở rộng ra chế độ đa người dùng.

Đây chính là vị trí mà công nghệ bảo mật đang đứng hiện nay. Công nghệ bảo mật trong thế giới tiền mã hóa chưa từng thực sự thoát khỏi khuôn khổ “hẹp” và “đơn người dùng”.

Cho đến bây giờ.

Tóm tắt:

• Công nghệ bảo mật có quỹ đạo phát triển giống tính toán, Internet, AI: hệ thống chuyên dụng, một người dùng trước, rồi mới tới đa dụng, đa người.
• Bảo mật trong tiền mã hóa luôn bị mắc kẹt ở chế độ đơn người dùng hẹp vì công cụ đầu chưa hỗ trợ trạng thái chia sẻ.
• Bảo mật 1.0 là bảo mật đơn người dùng với khả năng biểu đạt hạn chế: không có trạng thái chia sẻ, chủ yếu dựa vào bằng chứng không kiến thức, client tạo bằng chứng, dev phải viết circuit tùy chỉnh, trải nghiệm khó khăn.
• Giai đoạn bảo mật đầu tiên khởi đầu với CoinJoin của Bitcoin năm 2013, tiếp theo là Monero năm 2014, Zcash năm 2016, và các công cụ Ethereum như Tornado Cash (2019) và Railgun (2021).
• Phần lớn công cụ bảo mật 1.0 dựa vào bằng chứng không kiến thức phía client, dẫn tới sự nhầm lẫn giữa “bằng chứng không kiến thức cho bảo mật” và “bằng chứng không kiến thức cho xác thực”, dù hầu hết hệ thống “zero-knowledge” ngày nay thiết kế cho xác thực chứ không phải bảo mật.
• Bảo mật 2.0 là bảo mật đa người dùng dựa trên tính toán đa bên hoặc mã hóa đồng hình hoàn toàn, người dùng có thể phối hợp riêng tư như trên Ethereum và Solana với trạng thái chia sẻ công khai.
• Trạng thái chia sẻ mã hóa nghĩa là thế giới crypto cuối cùng đã có máy tính mã hóa tổng quát, mở ra không gian thiết kế mới: dark pool, pool vốn bảo mật, vay bảo mật, đấu giá mù, token bí mật, thị trường sáng tạo mới, thậm chí trên các chain minh bạch hiện tại.
• Bitcoin mang lại trạng thái cách ly công khai; Ethereum mang lại trạng thái chia sẻ công khai; Zcash mang lại trạng thái cách ly mã hóa; bảo mật 2.0 lấp đầy mảnh ghép cuối: trạng thái chia sẻ mã hóa.
• Arcium đang xây dựng loại máy tính mã hóa này, kiến trúc giống mạng bằng chứng như Succinct, nhưng thay bằng chứng không kiến thức bằng tính toán đa bên; công cụ Arcis biên dịch Rust thành chương trình tính toán đa bên, hiện thực hóa tính toán mã hóa đa người dùng.
• Ứng dụng mới dựa trên bảo mật 2.0 gồm: Umbra dùng Arcium làm pool bảo mật với số dư và trao đổi bí mật; thị trường cơ hội riêng tư của Pythia; Melee sắp ra mắt thị trường ý kiến với tỷ lệ cá cược và phán quyết riêng tư.

Để hiểu chúng ta đã đi đến hiện tại như thế nào và vì sao trạng thái chia sẻ mã hóa lại quan trọng, cần bắt đầu từ nguồn gốc công nghệ bảo mật.

Bảo mật 1.0

Cơn bão bảo mật đầu tiên của tiền mã hóa bắt đầu từ đây.

Người dùng có quyền riêng tư giao dịch nhờ mixer, pool vốn bảo mật và coin bảo mật. Sau đó, một số ứng dụng vướng pháp lý, gây tranh cãi về việc công cụ bảo mật có nên và có thể xử lý hoạt động phi pháp không.

Bảo mật 1.0 mở ra mô hình bảo mật đơn người dùng. Người dùng có thể phối hợp, nhưng không thể hợp tác động như trên blockchain có lập trình, khả năng biểu đạt bảo mật hạn chế.

Đặc điểm chính của bảo mật 1.0:

• Không có trạng thái chia sẻ, bảo mật ở “chế độ một người dùng”, ứng dụng hạn chế
• Chủ yếu dựa vào công nghệ bằng chứng không kiến thức
• Bảo mật bằng chứng không kiến thức phía client cao nhất, nhưng ứng dụng phức tạp thì chậm
• Trải nghiệm dev khó khăn, phải viết circuit tùy chỉnh cho app bảo mật

Bảo mật crypto ban đầu thực ra xuất hiện trên Bitcoin, trước khi các công nghệ mật mã tiên tiến như zero-knowledge vào lĩnh vực này nhiều năm. Bảo mật Bitcoin thời kỳ đầu không phải bảo mật mật mã thực sự mà là các kỹ thuật phối hợp khéo léo để phá vỡ tính xác định của sổ cái công khai.

Đầu tiên là CoinJoin năm 2013, người dùng gộp input-output giao dịch để làm xáo trộn quan hệ thanh toán. Hầu như không dùng mật mã, nhưng đưa ra bảo mật ở lớp giao dịch.

Sau đó là CoinShuffle (2014), JoinMarket (2015), TumbleBit (2016), Wasabi (2018), Whirlpool (2018), đều dựa vào quy trình mixing để Bitcoin khó truy vết hơn. Một số thêm incentive, số khác thêm mã hóa phân tầng hay cải thiện UX.

Các giải pháp này không cung cấp bảo mật mật mã mạnh. Chúng làm mờ tính liên kết, nhưng không có bảo đảm toán học, phi tin cậy như hệ thống zero-knowledge sau này. Chúng dựa vào phối hợp, heuristic và random mixing, chứ không phải bằng chứng ẩn danh hình thức.

Tiền mã hóa bảo mật

Monero ra mắt năm 2014, lần đầu tiên nỗ lực nghiêm túc xây dựng blockchain hoàn toàn bảo mật để chuyển tiền riêng tư, chứ không phải công cụ bổ sung cho blockchain minh bạch. Mô hình của nó dựa vào vòng chữ ký cho bảo mật xác suất, mỗi giao dịch mặc định trộn input thực với 16 ký hiệu mồi. Trên thực tế, cấu hình này có thể bị tấn công thống kê như MAP decoder hoặc tấn công tầng mạng làm giảm hiệu quả ẩn danh. Bản nâng cấp FCMP trong tương lai dự kiến mở rộng tập ẩn danh cho toàn chain.

Zcash ra mắt năm 2016, đi con đường hoàn toàn khác Monero. Nó không dựa vào bảo mật xác suất mà định vị từ đầu là token bằng chứng không kiến thức. Nó giới thiệu pool bảo mật bằng zk-SNARKs, cung cấp bảo mật mật mã cho người dùng thay vì ẩn trong ký hiệu mồi. Nếu dùng đúng cách, giao dịch Zcash không tiết lộ người gửi, người nhận hay số tiền, và tính ẩn danh tăng cùng mỗi giao dịch trong pool bảo mật.

Sự xuất hiện của bảo mật có lập trình trên Ethereum

Tornado Cash (2019)

Tornado Cash ra mắt năm 2019, lần đầu tiên mang lại bảo mật có lập trình cho Ethereum. Dù chỉ dành cho chuyển tiền riêng tư, người dùng lần đầu có thể gửi tài sản vào smart contract mixer, sau đó rút bằng bằng chứng không kiến thức, có được bảo mật thực sự trên sổ cái minh bạch. Tornado được dùng hợp pháp rộng rãi, nhưng rơi vào tranh chấp pháp luật nặng sau khi khối lượng lớn rửa tiền của DPRK đi qua đây. Điều này cho thấy cần loại bỏ hành vi phi pháp để bảo vệ pool vốn, các app bảo mật hiện đại đa phần đã thực thi biện pháp này.

Railgun (2021)

Railgun xuất hiện muộn hơn vào năm 2021, nhằm vượt qua giới hạn mixer đơn thuần của Ethereum, hiện thực hóa giao tiếp DeFi riêng tư. Nó không chỉ mix nạp/rút mà còn cho phép người dùng giao tiếp riêng tư với smart contract qua bằng chứng không kiến thức, che giấu số dư, chuyển khoản và thao tác onchain, vẫn kết toán trên Ethereum. Đây là bước tiến so với mô hình Tornado, cung cấp trạng thái riêng tư liên tục trong hợp đồng, thay vì chỉ mix-rút. Railgun vẫn hoạt động tốt, được một số nhóm DeFi sử dụng. Nó vẫn là nỗ lực bảo mật có lập trình tham vọng nhất trên Ethereum, dù UX là rào cản chính.

Trước khi tiếp tục, cần làm rõ một hiểu lầm phổ biến đến ngày nay. Khi hệ thống bằng chứng không kiến thức trở nên phổ biến, nhiều người nghĩ dán nhãn “zero-knowledge” nghĩa là bảo mật. Điều này không đúng. Đa phần công nghệ “zero-knowledge” ngày nay là bằng chứng xác thực, cực mạnh về mở rộng và xác minh, nhưng hoàn toàn không cung cấp bảo mật.

Khoảng cách giữa marketing và thực tế dẫn tới hiểu lầm kéo dài nhiều năm, “bằng chứng không kiến thức cho bảo mật” và “cho xác thực” bị lẫn lộn, dù chúng giải quyết các vấn đề hoàn toàn khác nhau.

Bảo mật 2.0

Bảo mật 2.0 là bảo mật chế độ đa người dùng. Người dùng không còn hành động đơn lẻ mà có thể phối hợp riêng tư như trên blockchain có lập trình.

Đặc điểm chính của bảo mật 2.0:

• Trạng thái chia sẻ mã hóa, bảo mật chuyển sang “chế độ đa người dùng”
• Dựa trên tính toán đa bên và mã hóa đồng hình hoàn toàn
• Giả định tin cậy bảo mật dựa vào tính toán đa bên. Mã hóa đồng hình chia sẻ giả định này, vì giải mã ngưỡng trạng thái chia sẻ mã hóa cần tính toán đa bên
• Circuit được trừu tượng hóa, dev không cần viết circuit tùy chỉnh (trừ khi muốn)

Điều này đạt được nhờ máy tính mã hóa, cho phép nhiều người phối hợp trên trạng thái mã hóa. Tính toán đa bên và mã hóa đồng hình là nền tảng cốt lõi – cả hai đều hỗ trợ tính toán trên dữ liệu mã hóa.

Điều này có ý nghĩa gì?

Mô hình trạng thái chia sẻ – nền tảng của Ethereum, Solana – giờ có thể tồn tại trong điều kiện riêng tư. Đây không phải chỉ một giao dịch riêng tư, cũng không phải công cụ chỉ chứng minh một điều gì đó riêng tư, mà là máy tính mã hóa tổng quát.

Nó mở khóa không gian thiết kế hoàn toàn mới cho crypto. Để hiểu lý do, cần xem lại sự tiến hóa của trạng thái crypto:

• Bitcoin mang lại trạng thái cách ly công khai
• Ethereum mang lại trạng thái chia sẻ công khai
• Zcash mang lại trạng thái cách ly mã hóa

Đã luôn thiếu vắng trạng thái chia sẻ mã hóa.

Bảo mật 2.0 lấp đầy khoảng trống này. Nó sinh ra kinh tế mới, ứng dụng mới, lĩnh vực chưa từng có. Theo tôi, đây là đột phá lớn nhất của crypto kể từ smart contract và oracle.

Arcium đang xây dựng công nghệ này.

Kiến trúc của nó giống các mạng bằng chứng như Succinct hoặc Boundless, nhưng thay vì dùng bằng chứng không kiến thức để xác minh thực thi, nó dùng tính toán đa bên để thực thi tính toán trên dữ liệu mã hóa.

Không giống SP1 hoặc RISC Zero biên dịch Rust thành chương trình bằng chứng không kiến thức, Arcium có Arcis biên dịch Rust thành chương trình tính toán đa bên. Đơn giản là máy tính mã hóa.

Một phép so sánh khác: “Chainlink của lĩnh vực bảo mật”.

Bảo mật không phụ thuộc chain và tài sản

Arcium thiết kế không phụ thuộc blockchain, có thể kết nối với bất kỳ chain hiện có nào, hiện thực trạng thái chia sẻ mã hóa trên Ethereum, Solana… Người dùng không cần rời bỏ hệ sinh thái quen thuộc để có bảo mật. Nó sẽ ra mắt đầu tiên trên Solana, bản alpha mainnet phát hành trong tháng này.

Zcash và Monero nhúng bảo mật vào chính đồng tiền của mình. Điều này hiệu quả, nhưng cũng tạo ra thế giới tiền mã hóa riêng biệt với biến động riêng. Arcium chọn con đường không phụ thuộc tài sản, thêm bảo mật cho tài sản hiện có của người dùng. Phương án và đánh đổi khác nhau, nhưng sự linh hoạt này quan trọng cho người dùng.

Như vậy, gần như mọi use case cần bảo mật đều có thể chạy trên tính toán mã hóa.

Tác động của Arcium vượt ra ngoài lĩnh vực crypto. Đây không phải blockchain, mà là máy tính mã hóa. Cùng một engine cũng phù hợp rõ ràng cho ngành truyền thống.

Ứng dụng và chức năng từ zero đến one

Trạng thái chia sẻ mã hóa mở ra không gian thiết kế chưa từng có cho crypto. Do đó xuất hiện các ứng dụng sau:

@UmbraPrivacy: Pool bảo mật Solana. Umbra dùng Arcium hiện thực chức năng mà Railgun không thể, hỗ trợ số dư bí mật và trao đổi riêng tư, đồng thời dùng bằng chứng không kiến thức xử lý chuyển khoản. Dưới giả định tin cậy tối thiểu, nó cung cấp chức năng vượt xa chuyển khoản riêng tư đơn thuần, kèm SDK pool bảo mật hợp nhất, dự án nào cũng có thể tích hợp để có bảo mật giao dịch Solana.

@PythiaMarkets: Thị trường cơ hội cho sponsor với cửa sổ riêng tư. Thị trường thông tin kiểu mới, trinh sát viên đặt cược vào cơ hội chưa khai thác, sponsor tìm kiếm thông tin mà không lộ alpha.

@MeleeMarkets: Thị trường dự đoán có bonding curve. Giống Pumpfun nhưng cho prediction market. Vào càng sớm giá càng tốt. Sẽ phát triển thị trường ý kiến, người dùng có thể thể hiện quan điểm thật, tỷ lệ cược giữ bí mật, phán quyết diễn ra riêng tư, giải quyết vấn đề sụp đổ nhóm và thao túng oracle. Arcium sẽ cung cấp bảo mật cần thiết cho thị trường ý kiến và phán quyết riêng tư.

Dark pool: Các dự án như @EllisiumLabs, @deepmatch_enc và demo dark pool của Arcium dùng trạng thái chia sẻ mã hóa để giao dịch riêng tư, tránh bị frontrun và mất báo giá, đạt giá thực thi tối ưu.

Game onchain: Arcium khôi phục bí mật và random công bằng nhờ chạy trạng thái ẩn và CSPRNG bên trong trạng thái chia sẻ mã hóa. Game chiến thuật, bài, fog of war, RPG, bluff cuối cùng cũng có thể chạy onchain. Nhiều game đã ra mắt trên Arcium.

Hợp đồng perp riêng tư, vay bảo mật, đấu giá mù, dự đoán ML mã hóa và huấn luyện AI hợp tác là các use case tương lai rất hấp dẫn.

Ngoài các ví dụ này, gần như mọi sản phẩm cần bảo mật đều có thể xây dựng. Arcium cung cấp công cụ thực thi mã hóa tổng quát cho dev tùy biến hoàn toàn, Umbra hiện cung cấp SDK cho chuyển khoản và swap Solana. Kết hợp lại khiến việc hiện thực bảo mật trên Solana trở nên trực tiếp cho cả hệ thống phức tạp lẫn tích hợp đơn giản.

SPL bí mật: Tiêu chuẩn token bảo mật mới của Solana

Arcium đồng thời xây dựng C-SPL, tiêu chuẩn token bí mật cho Solana. Nó giải quyết các vấn đề của tiêu chuẩn token bảo mật “bảo mật 1.0” trước đây trên Solana: tích hợp khó, chức năng hạn chế, chương trình onchain không dùng được. C-SPL cải thiện trên cơ sở này, loại bỏ ma sát từng ngăn cản token bảo mật phổ biến.

Điều này giúp token bảo mật dễ tích hợp vào mọi app mà không tăng gánh nặng cho người dùng.

Bằng cách tích hợp SPL Token, Token-2022, mở rộng chuyển khoản bảo mật và tính toán mã hóa Arcium, C-SPL mang lại tiêu chuẩn thực tế, hoàn toàn có thể kết hợp cho token bí mật Solana.

Kết luận

Chúng ta vẫn ở giai đoạn đầu của làn sóng phát triển này, lĩnh vực rộng lớn hơn bất kỳ phương pháp đơn lẻ nào. Zcash và Monero tiếp tục giải quyết vấn đề quan trọng trên mảnh đất riêng, các công cụ bảo mật đầu tiên đã chứng minh điều khả thi. Trạng thái chia sẻ mã hóa giải quyết vấn đề ở chiều không gian hoàn toàn khác bằng cách cho phép đa người dùng thao tác riêng tư trên cùng một trạng thái mà không rời hệ sinh thái hiện tại. Nó là mảnh ghép bù đắp, không phải thay thế quá khứ.

Bảo mật đang dần chuyển từ tính năng chuyên biệt tùy chọn thành yếu tố cốt lõi trong xây dựng ứng dụng. Nó không còn đòi hỏi tiền tệ mới, chain mới hay hệ thống kinh tế mới mà chỉ là mở rộng biên giới khả năng của dev. Kỷ nguyên trước đã thiết lập trạng thái chia sẻ công khai làm nền tảng, kỷ nguyên tiếp theo sẽ mở rộng nền tảng này bằng trạng thái chia sẻ mã hóa, bổ sung lớp còn thiếu trước đây.