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1、一、链上隐私:迈入 Web3.0的重要一环 61 .链上隐私源起62 .链上隐私解决方案7隐私匿名币72.1 智能合约隐私8二、Web3.0下链上隐私工程生态图谱151 .链上隐私主要技术路径152 .链上隐私核心代表工程17Phala： Wcb3.0隐私保护基础设施172.1 Platon：升级隐私AI计算网络18Raze Network:跨连隐私中间件协议192.2 Tornado Cash ： 隐私交易 中 间件20Manta Network:隐私+Defl场景解决方案 21三、链上隐私未来开展路径221 .隐私公链将会持续涌现232 .身份隐私保护同样重要233 .“区块链+隐私”结合
2、双向赋能Web3.0开展 23参考文献25协议层隐私工程市值比照（亿）6 43 21 TT0EnigmaARPAPlatONOasis Labs图5:协议层隐私工程市值比照（亿）数据来源：非小号，截止时间2021年7月23日跨链隐私出现前文提到，链上隐私概念的提出是为了解决区块链技术的不 可能之三角问题。纵观链上世界，每一条公链都声称可作为底层 基础设施来解决链上隐私问题。笔者认为，哪怕真的有10条这 样的“链”产生，也依然无法达成“链间协作”的目的。尤其是 当区块链的协议越来越多、资产交互越来越频繁，数据隐私越来 越不平安时，迫切需要一类技术来让不同链之间能够产生交互， 而这就是跨链隐私慢慢
3、产生和逐渐成熟的原因。2012年瑞波实验室提出了一种名为Interledger的协议，该 协议旨在连接不同区块链账本并实现它们之间的协同，而它的目 标是要打造一个全球统一的支付标准，创立统一的网络金融传输的协议。再至ij Raze Network和Cosmos的开展，一方面可以让链 上资产采用价值对等交换方式流动起来，解决公链不可扩展性以 及流动性差的问题，减少证明本钱及验证时间，但同时又保证交 易的隐匿性；另一方面可作为中间件协议，依托于公链底层基础 设施，链接更多领域例如DeFi、NFT等，实现跨链互操作性和 巨大的可组合性。二、Web3.0下链上隐私工程生态图谱.链上隐私主要技术路径围绕
4、链上隐私解决方案，其核心隐私技术路径主要有以下几 种：(1)多方平安计算MPC指在无可信第三方情况下，通过多方 共同参与，平安地进行多方协同的计算。但其灵活性受限，随着 参与方人数的增加计算效率会进一步减慢，在实际应用中存在通 讯负担的问题。运算效率和通讯负担是阻碍MPC开展的瓶颈。 而且对于需要执行复杂计算任务的应用场景，MPC目前还难以 胜任，尚需要几年的时间优化。 同态加密先对多个密文进行计算之后再解密，目前仍基于 理论阶段。利用同态加密技术可以实现无密钥方对密文的计算， 既可以减少通信代价，又可以转移计算任务。但其实际非常复杂 平安性也有待进一步提高。 可信执行环境TEE是一种运算与防
5、护并存，并且保证计算 全程可检测可监控的信息平安技术。其核心思想是将各方数据汇 聚到一个由物理平安、技术平安和管理平安共同构建的平安区域 内进行计算，通过硬件技术对数据进行隔离保护。其优势在于灵 活性较高，对通用计算较友好，速率较快。技术搭建相对成熟， 相比于其他隐私技术方案，TEE的综合实力是最接近实用场景 的。(4) 零知识证明是可信度最高的，可以实现完全的匿名性，但 局部协议也需要进行可信设置，依赖特殊随机数的生成。可实现 灵活的数据计算交互和交叉验证，但实现难度仍然较高，目前能 够生成证明的效率在7秒左右，需要大量的算力来提高计算速率。维度 平安多方计算 全同态加密 可信执行环境 零知
6、识证明可信度可信度平安性可验证非对称式加密保 证数据存储和传 输平安性基于硬件的可信环境一具有完全的匿名性一实现难度开发人员需熟练掌握密码学知识技术实现复杂底层系统开发人员要求较高已有多种方案被设计，实现难度较高灵活性对于复杂计算经常需要调整，灵活性受限注重数据处理安全，灵活性一般可实现灵活的数 对通用计算友好据计算交互和交 叉验证落地性落地性对于复杂敏感数 据需做特殊处理, 速率慢。适用于 企业级或有参与方的场景效率损失较大） 尚不能大规模应用适合计算量大、需求变动快，面向C端用户的商业落地 在隐私和扩容方 面有良好的解决 方案效率效率单个运算可达亳秒级效率较低比明文计算慢10%左右效率较低
7、，需要大量的计算来提升效率图6:隐私技术路径比照1 .链上隐私核心代表工程Phala： Web3.0隐私保护基础设施Phala Network是首个支持跨链的保密智能合约协议，目标是 为企业和用户提供机密计算、数据保护服务。成为整个Polkadot 隐私生态的底层技术设施。Phala基于类POW的激励机制对具备TEE功能的CPU进行大规模分布式部署，进而解决区块链上的隐私问题，从而服务于 Polkadot上的DcFi、数据服务等应用。2021年Phala开启挖头矿，并且上榜Web3.0十大资助工程 名单。为保证大量矿民和用户的数据平安，Phala更新了白皮书， 设置新的隐私保护机制。并不断更新
8、基础设施，包括跨链数据保 密层、多方隐私计算协议层、去信任化的通用计算平台等。作为首批链上隐私底层基础设施的建设者，依托于 Web3.0 初期的大环境，Phala探索出一个渐进式的开展路径，从用户端 入手，逐渐翻开隐私保护的市场。目前通过本身的隐私协议和算 力，解决一个技术难题和三大场景难题。但因其采用TEE方案， 漏洞风险较高，依赖极强的可信任假设和随机性，导致其很难在 技术层实现突破。而未来Phala试图利用可信数据交互，更好地 承接链上金融隐私、数据银行、医疗隐私、社交隐私等对数据隐 私及提供需求度都较高的领域。1.1 PlatON：升级隐私AI计算网络PlatON隐私AI网络，可以为去
9、中心化不可信环境，提供一 整套隐私、可信的多方协同计算机制。该网络分为两层，layer-1 区块链主链层，layer-2隐私AI网络计算层，其特有的智能合约， 是无缝衔接这两层的核心枢纽。PlatON智能合约除了对solidity 合约、WASM合约的支持，还提出了与其layer-2隐私AI网络完美融合的一套特有的合约机制，包括隐私合约、可验证合约。2021年PlatON启动主网，并且继续上线隐私计算层，在通 过数据、算力的隐私保护模型去定义出一个“面向数据的计算方 式”。而对于现阶段的公开算法提高了 100倍左右。PlatON重心放在隐私保护的同时，进一步提升可扩展性，这 将解决Web3.0
10、面临的两个最大难点。目前PlatON采用链上链下 分工，将区块链验证和计算两种工作分工，可以减少区块链的工 作负担，在一定程度上提升区块效率。因此作为新提出的链上隐 私计算网络概念，PlatON可以是 Web3.0应用端层的一种创新。 但这种创新开发难度大，不确定性高，导致开展进程缓慢。未来 其将重心放在“计算互操作”作为为核心特点，支持隐私计算从 B端上链，更好实现链上隐私保护体系。1.2 Raze Network：跨连隐私中间件协议Raze网络使用Substrate框架搭建而成，是部署在波卡上的 隐私链，可以为整个波卡生态的DeFi用户提供隐私服务。它采 用TEE技术，集成并优化了开源隐私
11、协议Zether的X-Bullets隐 私算法，不止可减少原有技术证明的大小以及验证时间，还推出 了更具扩展性的算法，进而实现其跨链的加密隐私层服务。2021年Raze开展极快，宣布完成私募轮融资，并且大幅增 加在Uniswap中的流动性。Raze融合了开源新算法，以降低证明大小，加快验证速度，减少Gas本钱，通过这些隐私和区块链技 术的选择，可以实现无须可信设置、可以服务于DeFi生态、可 以支持任何智能合约链，同时还具有隐私落地的可扩展性。作为首个应用广泛的跨链隐私层，Raze同样采用TEE方 案，技术创新度高，可支持跨链间不同隐私服务。但其同样面临 巨大的市场合规风险且技术运行缓慢，并不
12、利于整个跨链隐私生 态的开展。因此未来，Raze试图与任意DcFi或Wcb3.0产品相结 合，并以1:1的比例铸造隐私代币。1.3 Tornado Cash ：隐私交易中间件Tornado Cash是基于零知识证明在以太坊上实现的隐私交易 中间件。它使用zk SNARK,能够以不可追溯的方式将ETH以及 ERC20代币发送到任何地址。Tornado这一举措可以最大程度解决资产转移时地址间关系 的暴露，保证资金在地址间私密转移，通过转账凭证，来生成资 产来源合法性转移的报告并且在进行加密货币对法币的交易时， 通过交易存款凭证（而非加密货币本身）来防止交易过程中的 KYC流程，最大程度保护个人隐私
13、。目前Tornado的优势在于解决交易隐私问题上，既可以像匿 名币一样兼顾匿名性和转账效率，又可以结合隐私公链的优势， 结合智能合约的支持，增加交易流动性以及可扩展性。而它面临着远超其他工程的合规性风险。为满足合规性要求，Tornado在 v2版本开发了支持通过存款凭证生成资产来源合法性转移的报 告。未来Tornado在决交易隐私难点的同时，自身工程的合规和 隐私也是亟需解决的问题。1.4 Manta Network:隐私+Defi场景解决方案Manta Network通过密码学技术zk SNARK为DeFi用户提 供最高平安级别的链上隐私保护，旨在成为整个去中心化金融的 隐私保护基础设施。M
14、anta Network主要包含两个协议，去中心 化隐私支付协议和去中心化隐私代币交换协议。基于AMM和 zk SNARKo用户可以在平台交易隐私版本各种代币并且支付方 和收款方完全匿名。目前 Manta 支持将 Polkadot 以及 Substrate Parachain 资产 兑换成隐私币。用户不仅可以使用受欢迎的稳定币资产，同样可 以享受隐私币带来的匿名性。但Manta采用zkSNARK协议，在 平安稳定性目前还有一定的风险。未来Manta将针对对隐私有刚 需的用户，覆盖去中心化隐私支付与去中心化隐私交易。切入隐 私代币和交易市场，引领DeFi隐私开展。隐私计算公链定位波卡隐私计算 平
15、行链波卡生态 跨链桥隐私交易 中间件加密隐私代币TEE方案； 可实现保密智 能合约和隐私 计算； 设备要求支持 SGX芯片大于 2cpu,大于 4G的内存和 大于50G的磁 盘空间，节点 本钱较高；支 持复杂的云计 算：MPC方案； HE方案；基 于混淆电路和 不经意传输算 法，目前支持 两方计算；扩 展性较差；目前无法支持过于复杂的计算TEE方案； Zether 方案； 通过NPoS 的共识机制 减少gas成 本；目前不 止服务波卡 生态，还服 务于以太坊 上的DEX、 借贷、理财 衍生品等Zk-SNARK 方 案，零知识证 明方案；过交 易存款凭证（而非加密货 币本身）来避 免交易过程中
16、的KYC流程ZK-SNARK 协 议，AMM协议, 在波卡链上支 持去中心化隐 私支付和去中 心化隐私交易,优势劣势作为波卡的平 行链可实现跨 链操作团队整体实力 较强，具有丰 富的市场合作 资源，技术创DeFi产品;目前无法支 持复杂的运算一技术创新度高; 可支持跨链间 不同服务，解 决公链隐私不 可扩展性问题既可以像匿名 币一样兼顾匿 名性和转账效 率，又可以结 合隐私公链的 优势，结合智 能合约的支持, 增加交易流动 性以及可扩展 性团队整体实力 较强，不需要 基于硬件的安 全假设，资产 兼容性高；：TEE漏洞风险; 团队综合实力 一般；合作机 构较少；依赖 可信任假设和 随机性开发难度
17、大； 具有较强的不确定性开发难度大， 面临巨大的市 风险大，并未 具有较强的风 场合规性风险；上级，产品需 险性和不确定技术运行较慢进一步优化一 性图7:链上隐私工程比照数据来源：非小号，截止2021年7月22日三、链上隐私未来开展路径.隐私公链将会持续涌现除了公链自身的不断开展和完善，跨链桥、金融公链等的出 现，也推动着隐私链的不断壮大与开展。2020年伊始，涌现了一 批新的隐私链，例如Oasis、Solana、Filecoin等。这些隐私公链从 技术实现角度看，一方面可以解决以太坊不可扩展性问题，另一 方面实现数据机密存储、隐私保护和匿名访问。而新的隐私链致 力于将数据资产化，不仅可以降低
18、目前隐私保护的本钱，还可让 区块链在确权与激励等方面天然地适配链上数据流通。1 .身份隐私保护同样重要目前大多数链上隐私解决方案只局限于交易隐私问题，并未 真正考虑用户身份隐私泄露的问题。未来web3.0时代，隐私身份 证明会是重要的基础功能。当用户登录网站，证明身份并不需要 上传身份证明证件，通过隐私身份证明的技术，即可完成用户身 份验证。在整个链上交易过程中，用户身份信息完全匿名化，个 人隐私不会被泄露。因此，链上隐私不应仅局限于解决交易隐私 问题，而应同时解决身份隐私问题。在保证交易隐私前提下，匿 名化交易者身份，隐藏身份信息，形成完整的加密隐私生态。2 .“区块链+隐私”结合双向赋能W
19、eb3.0开展隐私技术在区块链领域已经获得了极大的关注和开展，众多工程根据自身特点和技术能力与场景结合选择了不同的方向和一、链上隐私:迈入Web3.0的重要一环1 .链上隐私源起数据一直是互联网经济的原动力。数据在产生巨大经济利益 的同时，数据泄露、数据滥用也成为数字社会一个全新的，不可 防止的话题。Web2.0进入“可读写”网络，通过中心化服务器收 集数据，大量的个人数据被互联网公司收集后，成为网络黑客和 数据黑产的攻击目标。数据不断被泄露，个人隐私得不到保护， 无法享受数字经济带来的红利，成了互联网开展的一大阻碍。Web 3.0基金会创始人Gavin Wood博士指出,Web3.0作为 一
20、种包容性协议，表达互联网开放、去中心化的精神诉求。Web3.0 直接通过协议层实现数据存储、隐私保护、身份认证等基础功能。 而在Web3.0下，与区块链技术相结合的隐私保护协议可在构建 数据产权方面发挥重要技术基础设施的作用。尽管Web3.0的实现途径并不一定完全依赖区块链技术，但 是从区块链技术出发无疑可以为Web3.0的崛起构建一条较为现 实的隐私保护道路。在区块链内，地址能隐藏实际控制者的身份，哈希摘要能隐 藏原始数据。配合环签名、混币等技术能隐藏链上资金流向。但 区块链本身的特征就是透明、共享、可追溯、广泛参与，它无法 路径。“链上隐私解决方案不是单纯解决链的问题，也不是单纯 解决隐私
21、本身，而是双赢局面。” ARPA首席密码学家、清华大 学密码芯片博士苏冠通这样说道。目前，各工程的隐私平安技术 开发都还处于持续研发和工程化实现的阶段，还需要不断的迭代 和测试，距离真正的落地还有很长的路和很多的工作要做。区块链 Web3.0的愿景更多的是扩展区块链中的原生应用。 区块链本身的原生应用场景完全不同于互联网的场景。区块链技 术在传统行业中是一颗螺丝钉，但是在原生区块链生态中，就是 一个完整的体系，两者的开展路线有很大的不同。链上隐私方案 作为致力于解决区块链原生体系里的问题，未来不光会对区块链 本身难题提供解决思路，亦会落到通用隐私层面真正解决数据隐 私平安问题。这将为Web3.
22、0构建数据流动生态、数字资产生长 系统化的基础设施赋能。参考文献1、Layer2赛道:短期OP,长期ZK2、以太坊Layer2的N 个未解之谜以及潜在的解决方案3、了解zk-SNARK技术：ZK-Rollup如何同时解决区块链扩展与 隐私问题4、公链+隐私风起，Layer2的隐私协议值得期待吗？5、一文了解区块链隐私保护赛道的格局6、匿名币：Monero ? Dash和ZCash如何实现真正的隐私7、 s:/hackernoon /from-ethereum-to-enigma-understanding-privacy-protocols-in-the-blockchain-ef0b0b7
23、6al a88 算力智库研究院算力智库研究院是算力智库旗下独立研究与咨询机构。基于 对产业的战略洞察，算力智库研究院致力于以数字经济为代表的 新数字科技及其与实体产业结合，助力产业“数字经济+”新模 式、新应用迭代升级领域的研究，重点关注区块链和人工智能底 层技术及其与金融、物联网、溯源、游戏、医疗等领域内的好场 景、好工程、好公司，竭力打造区块链和人工智能赋能实体产业 的全球化数据、研究、评级一体的投研平台。算力智库研究院基于对“数字经济+实体产业”的跨界理解 与深入观察，输出最具专业性、权威性、有干货、有态度的研究 报告，同时依托影响力至上的强势渠道传播发布，为优质有成长 性的企业提供定制
24、化的一站式研究、咨询解决方案。算力智库研究院成员团队横跨一、二级资本市场行业研究、咨询、投资以及技术研发等不同专业背景，是一支真正具有跨领 域研究与咨询实力的专业团队。作为完整协议保护用户隐私。一方面，隐私匿名性与抗审查性是 区块链核心价值所在；另一方面区块链本身“不可能之三角”难 以解决。因此，链上隐私解决方案的出现，在满足数据可流转前 提下，防止对非授权者泄露数据，从而更好地保护隐私。成为 Web3.0数据平安性与隐私性的破局之道。2 .链上隐私解决方案隐私匿名币作为价值储存的比特币为人们所知道核心在于去有别于传 统货币的匿名性。但其实比特币交易匿名性依旧很弱。链上交易 人人可查询、追踪，
25、通过数据挖掘，标记“污染地址”，仍有可 能找出某个加密货币地址背后对应的所有者。围绕着加密货币交易隐私问题，衍生出了匿名币。匿名币通 过对发送者、接收者、交易金额和交易IP等信息的保密，使得 这些信息仅对参与方（或参与方指定的第三方）可见。最先出现的是采用环交易技术的门罗币，它通过环交易保护 发送者，通过隐藏交易地址保护接受者，使用环签名算法隐藏交 易金额。后面接棒的有采用混币技术的达世币，在门罗币基础上，切 断发送人与接收人地址对应的关系，从而更好保护隐私。作为首个使用零知识证明机制的区块链系统，Zcash的出现算是真正讲首个链上隐私解决方案引入去中心化网络。Zcash使 用的零知识证明结构
26、，称为zk-SNARK,用户可以选择使用增强 的隐私功能来模糊交易细节，并使用透明的钱包地址或“屏蔽地 址”将其交易保密。综合来说，匿名币隐私技术只解决了 一局部当时加密货币的 交易隐私问题，对于其他交易过程中隐私数据泄露、交易节点隐 秘等问题仍无法很好地解决。匿名币工程市值比照（亿）250.00 200.00I150.001100.00 B50.001 A0.00门罗币 达世币 大零币 Verge 小零币 普维币 古灵币 BEAM图1:匿名币工程市值比照（亿）数据来源：非小号，截止时间2021年7月23日2.2智能合约隐私智能合约的出现得以让开发者与用户在区块链上构建丰富 的应用生态，从用户
27、可交易各种密码学货币及其衍生品的去中心化交易所（DEX）,到允许权益持有者对提案进行投票的去中心 化自治组织（DAO）,寓意着区块链进入了 2.0时代。初期的智能合约并未提供任何开箱即用的隐私保护，所有的 信息都可公开查看。但缺乏隐私保护大大限制了智能合约的应用 场景。所有参与者的身份、合约的输入输出、程序执行的过程与 结果等向所有人公开。而包括投票、竞拍、交易系统在内的众多 应用都要求一定程度的隐私性。针对智能合约的隐私解决方案势在必行。这个隐私需求主要 在于对输入和输出数据以及网络状态进行加密，使其对用户本人 以外的所有方（包括执行智能合约的节点）隐蔽。通过智能合约 隐私，敏感数据和应用程
28、序可以平安地在开放的公链环境中运行O 具体的来说针对智能合约的隐私解决方案：一类是专注隐私的基 础公链；另一类是基于不同公链，为其提供隐私技术的工具或功 能内工程。2.2.1 Layer-1公链入局隐私（1）智能合约隐私的基础公链以以太坊、EOS等为首的基础公链是建立在公共无需许可基 础架构之上的，链上数据没有隐私保护且永久存储。受现有公链 结构和共识机制的制约，目前大局部公链计划推出的隐私解决方 案主要基于合约层面的功能。Zether是最早部署在基础公链上的隐私解决方案，它可以延 伸到支持有限的智能合约的I/O隐私保护。即那些可以通过同 态加法表示的合约。这使得用户在交易中可以进行简单的封闭
29、式 拍卖和隐私投票。但由于以太坊扩展性差，Gas费高，目前只能 实现在交易中隐藏用户余额和转账金额。Keep Network那么通过链下隐私数据容器来扩充以太坊的隐 私数据层，为智能合约提供隐私数据交互能力。同时该工程瞄准 基础公链商业应用隐私性缺乏的难点，通过协调一个分布式的密 钥生成协议，从而产生公共ECDSA密钥，用于产生钱包地址， 再发布到主链上，从而保证信息的匿名性和抗审查性。(2)公链升级以太坊一直以来都在探索扩展性和隐私问题，可扩展性差带 给用户最直观的感受就是交易等待确认时间长，交易手续费高。 在以太坊上，由于Gas费高，交易等待确认时间较长，部署需要 复杂计算的隐私工程，难度
30、极大。而随着链上数据往来的增多， 隐私数据遭到恶意挖掘和利用，给用户隐私带来了更严重的威胁。为保证可扩展性与数据平安性，以太坊开始寻求既能保证隐 私，又可顺利扩容的解决方案。基于零知识证明的ZK-Rollup技术便是比拟看好的一个解决 方案。不止能隐藏交易金额，也能隐藏交易地址。ZK-Rollup的本质是将链上的用户状态压缩存储在一棵Merkle树中,将用户 状态的变更转移到链下来，同时通过运营商必须为每个状态转换 生成一个简洁的零知识证明（SNARK）,并由主链上的rollup合 约进行验证。这是以太坊采用的第一个扩容性方案，通过双层扩 容，在保证隐私性、平安性的同时，扩展至Layer-2协
31、议层网络。ProsConsE ProcotolsE Procotols离散对数设置的简单证明Zk-SNARKs恒定验证尺寸和验证时间ZK-STARKs,无信设置只有散列Bulletproofs1-2KB校样尺寸（对数增长）无信设置批量验证线性验证尺寸和验证时间可信设置强有力的假设校样尺寸100KB线性验证时间,公钥密码图2:零知识证明扩容技术比照（3）针对现有公链的隐私工具和协议除了自有公链解决隐私问题，针对现有公链也衍生出了许多 其他辅助工具。这类工程整体没有独立主网。它们通过相应的支 持隐私的底层扩容技术，使得公链上的数据可以做到隐私与公开 的切换。并且不占用公链节点，大大降低了 Gas费
32、本钱。例如波 卡生态的隐私智能合约平台Phala Network,作为Polkadot的平 行链，通过跨链协议为任何区块链提供隐私计算、保密智能合约、 DeFi和数据服务等应用。Aztec采用ZK-ZKRollup方案，在以太坊主网上实现每秒数 百笔的隐私交易，同时可降低每笔隐私交易的本钱。Aztec协议 使用了一个“零知识票据”系统来追踪隐匿的资产。这些票据 （包括票据的所有者）公开在以太坊网络上，但除非是该票据的 主人，否那么无从知晓每条票据中的金额。匿名币+隐私智能合约工程市值比照（亿）40 35 730iI20 I15 B10 050Horizen超零币AOSParticiOrigo图
33、3:匿名币+隐私智能合约工程市值比照（亿）数据来源：非小号，截止时间2021年7月23日协议层隐私解决方案在市场不断迭代之后，公链光采用单一技术已无法解决新出 现的隐私问题，于是在垂直领域下公链开始进行自我升级。其中最为明显的是在ZK-Rollup协议上采用协议层网络(layer-2)隐 私解决方案。如 Enigma、ZKswap、Loopring 以及 Oasis Labs。通 过采用零知识证明，将参与计算的明文数据通过calldata的形式 发送到链上合约。一方面，这样可以很好地降低原有链上的储存 本钱，另一方面，可以为Layer-2提供匿名性，保护链上数据隐 私。图4: ZK-Rollup扩容机制2, RoHvp备机耕