隐私计算基础

为什么隐私计算需要区块链

区块链与隐私计算相辅相成。在隐私计算领域，区块链、联邦学习和安全多方计算已然成为三大关键核心技术，而且这三大技术之间互有侧重，也有许多重合和联系。其中，从区块链的角度出发，我们可以看到，一方面，区块链上的数据需要采用隐私算法来保护;另一方面，区块链也可以成为隐私计算协作里的底座和枢纽：采用区块链技术去记录、追溯多方协作中的数据集、算法模型、计算过程，并对最终结果进行评估和共识，持续优化协作效率。下文从两个部分详细解答为什么隐私保护需要区块链。

什么是区块链

区块链技术最初是被应用在比特币[1]系统中，随后在密码货币领域得到快速发展，并迅速扩展到物联网、知识产权保护等领域，被认为是继移动互联网之后的第五代互联网颠覆性技术。区块链并不是一种单一的技术，而是多种技术整合的结果，包括但不限于分布式存储、共识机制、智能合约、对称/不对称加密等等。这些技术以新的结构组合在一起，形成了一种新的数据记录、存储和表达方式。从一般结构出发，区块链妈祖的基本特点有：

• 自治（透明）：系统节点对等，可以自由选择加入或离开；去中心化，无管理机构或第三方仲裁。
• 分布式（共享）：只需要连接到最近的节点就可以获取所有账本信息，同样交易发布也仅需提交给临近节点，依次转发下去直至遍及整个网络。
• 不可篡改（永久）：基于密码学技术保证上链交易合法，每个节点都本地同步一份附有时间戳的账本副本，保证数据不可篡改。
• 按合约执行（公平）：所有节点都按照一个规则或合约行事并达到共识（例如智能合约或账本同步）。

区块链与 Fidelius 结合

在区块链中，所有数据（包裹交易类别、交易双方的地址、交易金额等）都是公开的，这在一定程度上提高了参与者对数据真实可靠的信心。大多数区块链系统会将所有交易数据记录在公共账本中，任何用户均可查询。一笔交易的有效性需要经过区块链中大部分节点的认可，而验证结果取决于交易数据（例如交易金额，携带数据及其签名）。 早期区块链系统（以公链为代表），依赖于公开透明的交易，所有节点同步账本，这种方式导致了严重的隐私泄露。此后产生了许多具有匿名区块链系统，例如ZCash¹⁵、Monero¹⁶等等，其主要采用了混淆服务和环签名等技术。上述匿名技术主要是用于保护用户身份隐私，这一方面是由于公链属于非许可区块链，用户对于匿名的需求更强烈；另一方面，大部分公链所承载的应用仍然为数字货币交易，即链上行为多数为普通转账交易，在此基础上，用户身份匿名化即可满足隐私保护需求。然而联盟链的应用场景更为广泛，其链上主要数据不再是代币（Token）转账信息，更多的是业务相关数据，此时公开所有数据在某些关键应用场景下是不可行的，例如金融、医疗等数据敏感性高的场合。因此，区块链本身并不能直接满足交易数据的隐私保护需求。 近年来也涌现出一些隐私保护技术，可以对区块链的更多交易信息（例如智能合约）实现隐藏，例如zk-SNARK、WeDPR 等技术。然而在Fidelius 的设计哲学中，我们并没有将 Fidelius 设计成与区块链紧耦合的关系，原因在 Fidelius 介绍中的 Fidelius 和 区块链中做了解释。

参考文献

【1】S.Nakamoto, "Bitcoin: A peer-to-peer electronic cash system," tech.rep., Manubot,2019.