Aplicação e Perspectivas da Tecnologia TEE no Campo do Web3

Desde o surgimento do Bitcoin e do Ethereum, a indústria de criptomoedas tem enfrentado o desafio do "triângulo impossível". Embora soluções como canais de pagamento, Rollup e blockchains modularizadas estejam constantemente surgindo, nenhuma consegue ser totalmente universal. As necessidades de personalização para cenários específicos, como assinaturas programáveis, ainda requerem o suporte de outras soluções tecnológicas.

Com o desenvolvimento da indústria, o ambiente de execução confiável (TEE) está gradualmente se integrando ao ecossistema Web3. O TEE, ao fornecer isolamento de dados e proteção de integridade em nível de hardware, traz novas possibilidades para aplicações de criptomoeda, garantindo segurança. Este artigo irá explorar as formas de aplicação do TEE no Web3, revelando seu enorme potencial e novos cenários que podem surgir no futuro. O TEE tem o potencial de desempenhar um papel importante em MEV, expansão de desempenho de blockchains de camada base e assinaturas sem confiança, ocupando um lugar em todos os cenários que requerem proteção de privacidade.

Introdução ao TEE

TEE é uma área segura isolada dentro de um processador ou centro de dados, onde programas podem ser executados sem a interferência de outros programas, incluindo o sistema operacional. O TEE garante, através de hardware especial, que entidades externas não possam observar ou acessar seus dados internos, independentemente de o sistema operacional do host que executa o TEE ou o provedor de serviços em nuvem poderem ver informações sensíveis dentro do TEE. Esta é uma característica de segurança do TEE, que proporciona proteção para cálculos e dados sensíveis.

Outra característica importante do TEE é a integridade, ou seja, o código que é executado no TEE é executado exatamente de acordo com a lógica pré-estabelecida, sem possibilidade de manipulação externa. O hardware do TEE fornece um valor hash do código executado internamente e sua assinatura, qualquer pessoa que interaja com o TEE pode verificar esse valor hash para determinar se o programa que está sendo executado internamente no TEE está correto.

Dentro do TEE, existe uma chave raiz configurada pelo fabricante de hardware, usada para gerar assinaturas. Os métodos de geração de chaves incluem "injeção de chave" e geração aleatória interna. Um método mais recente incorpora um módulo de números aleatórios dentro do TEE, gerando automaticamente a chave na primeira utilização, de modo que nem o fabricante do chip consegue conhecer o conteúdo da chave.

Os usuários podem verificar se os programas executados dentro do TEE correspondem ao código público através da autenticação remota (Remote Attestation). Embora o TEE ofereça altas garantias de segurança e integridade, os usuários ainda precisam confiar que o fornecedor de hardware implementou corretamente todo o processo e que não existem backdoors no hardware.

Cenários típicos de aplicação de TEE no Web3

TEE-Boost: construção de blocos descentralizada

No ecossistema Ethereum, o TEE é utilizado para resolver o problema de centralização do MEV. Atualmente, a maioria dos nós conectados ao MEV-Boost depende fortemente de serviços Relay centralizados. Para resolver esse problema, o TEE-Boost propõe um método revolucionário que utiliza o TEE para eliminar a suposição de confiança no Relay, mantendo todas as garantias de segurança dentro da arquitetura do MEV-Boost.

TEE-Boost substitui o papel do Relay, permitindo que os Builders executem código diretamente no TEE e provem a validade dos blocos gerados através de verificação remota. O Proposer conecta-se diretamente a vários Builders, selecionando o cabeçalho do bloco com a maior taxa de taxa e assinando-o, após o que o Builder apresenta o conteúdo completo do bloco. Esta abordagem evita o risco de vazamento antecipado do conteúdo do bloco.

Rollup-Boost: TEE expansão Layer2

Rollup-Boost é uma solução de construção de Rollup desenvolvida em colaboração com Flashbot, Uniswap Labs e OP Labs, atualmente utilizada no Unichain. Ela implementa dois módulos de escalabilidade: "Flashblocks" com confirmação de 250ms e ordenação de prioridade verificável.

O núcleo do Flashblocks é empacotar transações dentro do TEE e gerar fragmentos de bloco para serem transmitidos. Os validadores coletam vários fragmentos e os empacotam em um bloco completo. Este método melhora a utilização da largura de banda, podendo aumentar o TPS e acelerar a velocidade de confirmação das transações. Como os fragmentos de bloco são gerados dentro do TEE, os validadores podem economizar o trabalho de validação dos dados do bloco.

A ordenação de prioridade verificável utiliza as características do TEE para fornecer resultados de ordenação de transações confiáveis, garantindo que as transações sejam estritamente ordenadas de acordo com as taxas de prioridade pagas, sem que os construtores de blocos possam manipular.

DeepSafe: solução de assinatura de limiar sem confiança de nova geração

DeepSafe introduziu a tecnologia TEE e ZK, inovando um esquema de sorteio + assinatura totalmente confidencial, chamado CRVA (Rede de Verificação Aleatória com AI Criptográfica). O CRVA seleciona aleatoriamente nós de verificação através de um algoritmo de sorteio, valida a eficácia das mensagens e gera assinaturas de limite.

O CRVA utiliza as funcionalidades de proteção de privacidade do TEE e ZK para ocultar a identidade dos validadores, prevenindo conluios internos ou ataques de hackers. O módulo central do nó opera dentro do TEE, utilizando chaves públicas temporárias e provas ZK para proteger a privacidade da identidade. Um validador é selecionado aleatoriamente através de uma função VRF na cadeia, formando um comitê anônimo.

O cerne desta solução reside no fato de que todas as atividades importantes ocorrem dentro do TEE, sem que o exterior possa conhecer o processo específico, prevenindo fundamentalmente conluios e ataques externos. O CRVA pode ser aplicado em vários cenários, como carteiras multi-assinatura, custódia de ativos, pontes entre cadeias e oráculos.

Aplicações Futuras do TEE

TEE co-processador: conectando Web2 e Web3

O processador TEE é uma das aplicações mais promissoras do TEE no futuro. Ele utiliza computação off-chain comprovável para substituir a computação on-chain de alto custo, oferecendo capacidade de computação de baixo custo e privacidade para contratos inteligentes dentro do ecossistema EVM. Por exemplo, algoritmos AMM complexos podem ser executados dentro do TEE, reduzindo o consumo de gás on-chain.

Além disso, o TEE co-processador também pode criar novos tipos de aplicações, como permitir que contratos inteligentes controlem contas de mídias sociais, ou invocando APIs de LLM dentro do TEE para realizar julgamentos complexos. Atualmente, estão a ser explorados oráculos de IA baseados em TEE, para fornecer resultados de eventos mais precisos para mercados de previsões.

Pool de memória criptográfica e transações privadas

Com base em TEE, é possível construir fluxos de trabalho de processamento de transações totalmente privados. Os pools de memória tradicionais são suscetíveis a ataques MEV, enquanto os pools de memória criptografados baseados em TEE podem garantir que as transações permaneçam altamente confidenciais durante todo o seu ciclo de vida. Os usuários enviam transações criptografadas para o organizador TEE, e todo o processo de descriptografia, ordenação e execução ocorre dentro do TEE, sendo invisível externamente.

Sistema TEE de Prova Múltipla

TEE também pode atuar como provador para Rollup, sendo um complemento técnico além do ZK e OP. Vários projetos conhecidos de Rollup adotaram o provador TEE, que é mais eficiente e rápido do que o ZK, além de facilitar iterações.

Conclusão

TEE representa um dos desenvolvimentos tecnológicos mais importantes no campo da blockchain, oferecendo uma abordagem viável para resolver a tensão entre desempenho, privacidade e descentralização. Através da garantia de isolamento e integridade por hardware, o TEE pode suportar novas categorias de aplicações, enquanto mantém as características de minimização da confiança do sistema blockchain.

Desde a construção descentralizada de blocos do MEV-Boost até o aumento de desempenho do Rollup-Boost, passando pelo mecanismo de segurança avançado do DeepSafe, a tecnologia TEE demonstra um enorme potencial de transformação. Estas aplicações provam que a TEE pode trazer benefícios reais, ao mesmo tempo que estabelece a base para aplicações futuras mais ambiciosas.

O futuro da infraestrutura de blockchain pode ser uma combinação complexa de várias tecnologias, cada uma otimizada para casos de uso e necessidades de segurança específicas. O TEE desempenhará um papel crucial nesse ecossistema multifacetado, fornecendo o desempenho e as funcionalidades necessárias para levar as aplicações de blockchain ao mainstream, ao mesmo tempo em que preserva suas propriedades únicas de descentralização e confiança.