محاسبات چند جانبه ایمن (SMPC) چیست؟

نکات کلیدی

• MPC چندین طرف را قادر می‌سازد تا ضمن محرمانه نگه داشتن ورودی‌ها، عملکردها را محاسبه کنند و از محرمانه بودن داده‌ها در سناریوهایی مانند تراکنش‌ها یا رای‌گیری اطمینان حاصل کنند.
• SMPC با اطمینان از حفظ حریم خصوصی و دقت، حتی با شرکت کنندگان مخرب، MPC را افزایش می دهد.
• اجزای کلیدی SMPC عبارتند از اشتراک مخفی (SS)، مدارهای مخدوش (GC)، رمزگذاری همومورفیک (HE)، انتقال فراموشی (OT) و اثبات دانش صفر (ZKPs).
• AMPC SMPC را با مقیاس پذیری، عملکرد و تحمل خطا بهتر، پشتیبانی از مشارکت پویا و پروتکل های بهینه شده، بهبود می بخشد.

در دنیای رمزنگاری، حفظ حریم خصوصی و امنیت از اهمیت بالایی برخوردار است، به خصوص که دارایی های دیجیتال و سیستم های غیرمتمرکز به جریان اصلی تبدیل می شوند. محاسبات چند حزبی (MPC) روشی پیشگامانه برای اطمینان از محافظت از داده های حساس ارائه می دهد و در عین حال به چندین طرف اجازه می دهد تا با یکدیگر همکاری کنند.

MPC با توانایی محرمانه نگه داشتن ورودی ها و محاسبات دقیق، به سرعت تبدیل به سنگ بنای رمزنگاری مدرن می شود.

این مقاله اصول MPC و انواع آن و نقش آنها در تامین امنیت ارزهای دیجیتال را توضیح می دهد.

محاسبات چند جانبه (MPC) توضیح داده شده است

MPC یک پروتکل رمزنگاری است که چندین طرف را قادر می سازد تا به طور مشترک یک تابع را بر روی ورودی های خود محاسبه کنند و در عین حال آن ورودی ها را خصوصی نگه دارند.

MPC در سناریوهایی که نیاز به محاسبات مشترک بدون افشای داده‌های حساس دارند، مانند تراکنش‌های مالی، تجزیه و تحلیل داده‌های مراقبت‌های بهداشتی یا سیستم‌های رای‌گیری ضروری است. این امر حریم خصوصی (داده‌ها راز باقی می‌ماند) و دقت (نتایج صحیح، حتی با شرکت‌کنندگان نادرست) را تضمین می‌کند.

بیایید مثالی بزنیم تا بفهمیم چگونه کار می کند. فرض کنید باب، آلیس و راب می‌خواهند تعیین کنند که چه کسی بالاترین موجودی کیف پول کریپتو را دارد بدون اینکه مبالغ فردی آنها را فاش کنند. این یک گونه از “مشکل میلیونر” است، که در آن شرکت کنندگان ارزش های خصوصی را به طور ایمن مقایسه می کنند. در اینجا نحوه کار آن آمده است:

• موجودی هر فرد (dB, dA, dR) به «سهم‌های» تصادفی که برای دیگران ارسال می‌شود تقسیم می‌شود و اطمینان حاصل می‌کند که هیچ یک از طرفین مقدار کامل را نمی‌آموزند.
• به عنوان مثال، Bob dB = 50 را به دو سهم تصادفی تقسیم می کند، sBA = 30 (برای Alice) و sBR = 20 برای Rob، به طوری که dB = sBA + sBR . آلیس و راب همین کار را برای تعادل خود انجام می دهند.
• سپس شرکت‌کنندگان با استفاده از یک پروتکل توزیع‌شده، به‌طور ایمن بر روی این سهام‌ها محاسبه می‌کنند تا F= (dB, dA, dR​) = Max (dB, dA, dR​) را بدون افشای مانده‌های واقعی بیابند.
• در نهایت، نتیجه (به عنوان مثال، بالاترین تعادل 70) بازسازی می‌شود و تنها نتیجه را آشکار می‌کند و در عین حال ورودی‌ها را خصوصی نگه می‌دارد. این فرآیند تضمین می کند که هیچ کس بیشتر از اینکه یک واسطه مورد اعتماد درگیر باشد، یاد نمی گیرد.

چرا محاسبات چند جانبه برای دارایی های دیجیتال مهم است؟

MPC ابزاری قدرتمند برای افزایش امنیت و کارایی مدیریت دارایی دیجیتال است . در اینجا دلیل مهم است:

• امنیت پیشرفته: MPC کلیدهای خصوصی را در بین چندین طرف توزیع می کند، و به طور قابل توجهی کار را برای عوامل مخرب به خطر انداختن کل سیستم دشوار می کند. حتی اگر یکی از طرفین به خطر بیفتد، طرف های باقی مانده همچنان می توانند کنترل دارایی های دیجیتال را حفظ کنند.
• بهره وری عملیاتی بهبود یافته: MPC با فعال کردن پردازش موازی و کاهش نیاز به هماهنگی پیچیده بین طرفین، امکان تراکنش های سریع تر و کارآمدتر را فراهم می کند.
• کاهش خطر سرقت: روش‌های سنتی ذخیره‌سازی کلیدهای خصوصی، مانند یک مکان واحد، در معرض سرقت یا گم شدن هستند. MPC با حذف نیاز به یک نقطه شکست، این خطر را کاهش می دهد.
• افزایش انعطاف‌پذیری: MPC کسب‌وکارها را قادر می‌سازد تا کنترل‌های دسترسی انعطاف‌پذیر و الزامات چند امضایی را پیاده‌سازی کنند و اطمینان حاصل شود که تراکنش‌ها توسط طرف‌های مربوطه مجاز هستند.

آیا می دانستید؟ در اواخر دهه 2010، فناوری MPC توسط متولیان دارایی های دیجیتال و ارائه دهندگان کیف پول برای افزایش امنیت پلتفرم هایشان مورد استفاده قرار گرفت. این یک نقطه عطف مهم در استفاده از تکنیک های رمزنگاری پیشرفته برای حفاظت از دارایی های دیجیتال است.

محاسبات چند جانبه ایمن چیست (SMPC): اجزای کلیدی و برنامه های کاربردی

محاسبات چند جانبه ایمن (SMPC) با تضمین تضمین های امنیتی قوی، MPC را بیشتر می کند.

با SMPC داده های ورودی خصوصی باقی می ماند، بدون نشتی فراتر از خروجی محاسبه شده. SMPC همچنین مطمئن می شود که محاسبات دقیق هستند حتی اگر برخی از طرف ها مخرب باشند.

اجزای SMPC

پروتکل‌های SMPC از چندین مؤلفه اساسی تشکیل شده‌اند که هر کدام به اثربخشی آن کمک می‌کنند. اجزا و انواع آنها با مثال های واقعی در زیر توضیح داده شده است.

اشتراک مخفی

اشتراک‌گذاری مخفی روشی برای تقسیم داده‌های خصوصی به چندین «اشتراک» است که هر کدام توسط یک طرف متفاوت نگهداری می‌شوند. به طور جداگانه، این سهام هیچ چیزی در مورد داده های اصلی نشان نمی دهد. تنها زمانی که تعداد کافی سهام با هم ترکیب شوند، می توان داده های اصلی را بازسازی کرد.

دو نوع اشتراک مخفی وجود دارد،

• Shamir’s Secret Sharing: از درون یابی چند جمله ای برای تقسیم داده ها به اشتراک ها استفاده می کند.
• Additive Secret Sharing: داده ها را به اعداد تصادفی تقسیم می کند که مجموع آنها برابر با داده های اصلی است.

یک سیستم رای گیری را در نظر بگیرید که در آن کل آرای هر نامزد باید بدون افشای آرای فردی محاسبه شود. هر رای دهنده با استفاده از Shamir’s Secret Sharing رای خود را در سهام رمزگذاری می کند و این سهام را بین چندین سرور توزیع می کند. سرورها محاسباتی را روی سهام انجام می دهند تا آرا را بدون دیدن آرای واقعی جمع کنند. نتیجه نهایی با ترکیب سهام بازسازی می شود.

موسسات مالی از اشتراک مخفی برای محاسبه بازده سرمایه گذاری مشترک بدون افشای پرتفوی های فردی استفاده می کنند.

مدارهای مخدوش

مدارهای مخدوش ساختارهای رمزنگاری هستند که در آنها یک تابع به عنوان مداری از دروازه های رمزگذاری شده نشان داده می شود. فقط ورودی های مورد نیاز برای محاسبات رمزگشایی می شوند و سایر اطلاعات پنهان می ماند.

چگونه کار می کند:

• یک طرف «حرف‌باز» مدار را با رمزگذاری عملیات آن می‌سازد.
• شخص دوم کلیدهای ورودی را بدون اطلاع از جزئیات مدار ارائه می دهد.
• نتیجه رمزگشایی و به اشتراک گذاشته می شود بدون اینکه مراحل یا ورودی های میانی آشکار شود.

تصور کنید دو شرکت می خواهند مشتریان همپوشانی خود را بدون به اشتراک گذاشتن پایگاه داده مشتریان خود پیدا کنند:

• شرکت A مداری را که منطق مقایسه را نشان می دهد مخدوش می کند.
• شرکت B داده های مشتری خود را به صورت رمزگذاری شده وارد می کند.
• محاسبات فقط همپوشانی‌ها را نشان می‌دهد، بدون افشای جزئیات دیگر.

یک برنامه کاربردی دنیای واقعی، مطالعات ژنومی حفظ حریم خصوصی است، که در آن محققان توالی‌های DNA را برای مسابقات بدون افشای داده‌های ژنتیکی شخصی مقایسه می‌کنند.

آیا می دانستید؟ دهه 1990 شاهد تحقیقات پیشگامانه در MPC بود که مشارکت قابل توجهی از پیشگامانی مانند ران کانتی، مشاور رمزنگاری Fireblocks داشت. این کار بنیادی منجر به پیشرفت‌های عمده در زمینه‌هایی مانند ترکیب‌پذیری جهانی و امنیت تلفن همراه، شکل‌دهی چشم‌انداز رمزنگاری مدرن و ارتباطات امن شد.

رمزگذاری هممورفیک

رمزگذاری همومورفیک اجازه می دهد تا محاسبات روی داده های رمزگذاری شده بدون رمزگشایی انجام شود. نتیجه محاسبات به صورت رمزگذاری شده باقی می ماند و تنها توسط مالک داده می تواند رمزگشایی شود.

در رایانش ابری، کاربر داده های حساس را قبل از آپلود در ابر رمزگذاری می کند. ابر محاسبات (مثلاً جمع کردن حقوق رمزگذاری شده) را بدون رمزگشایی داده ها انجام می دهد. کاربر نتیجه را پس از بازیابی رمزگشایی می کند.

پرس و جوهای جستجوی رمزگذاری شده در پایگاه های داده، که در آن کاربران می توانند بدون افشای پرس و جو یا داده ها جستجو کنند، نمونه ای از کاربرد رمزگذاری همومورفیک است.

انتقال غیرممکن

انتقال فراموشی یک پروتکل رمزنگاری است که به یک طرف (فرستنده) امکان می دهد یکی از بسیاری از اطلاعات ممکن را برای طرف دیگر (گیرنده) ارسال کند. فرستنده متوجه نمی شود که کدام قطعه انتخاب شده است و گیرنده هیچ اطلاعات اضافی در مورد قطعات دیگر به دست نمی آورد.

تصور کنید که یک خریدار بخواهد کالای دیجیتال رمزگذاری شده را از فروشنده بخرد بدون اینکه مشخص کند چه کالایی را می‌خرد. فروشنده همه اقلام را با استفاده از انتقال فراموشی رمزگذاری می کند. سپس خریدار کلید کالای انتخابی را دریافت می کند بدون اینکه فروشنده بداند کدام یک را انتخاب کرده است.

این مفهوم شبیه پرس و جوهای پایگاه داده خصوصی است که در آن کاربر می تواند رکوردی را بدون فاش کردن اینکه به کدام رکورد دسترسی داشته است واکشی کند.

اثبات دانش صفر (ZKPs)

مدارک دانش صفر به یک طرف (اثبات کننده) اجازه می دهد تا طرف دیگر (تأیید کننده) را متقاعد کند که یک گزاره درست است بدون اینکه اطلاعات اضافی را فاش کند.

برای مثال، یک کاربر می‌تواند ثابت کند که بالای 18 سال دارد تا به خدمات دارای محدودیت سنی دسترسی داشته باشد، بدون اینکه سن دقیق خود یا هر گونه اطلاعات شخصی دیگر را فاش کند. چگونه این اتفاق می افتد؟

کاربر یک مدرک رمزنگاری ارائه می‌کند که تأیید می‌کند سن او بالای 18 سال است. تأییدکننده مدرک را بدون دسترسی به تاریخ تولد واقعی کاربر تأیید می‌کند.

بلاک چین ZKP ها را پذیرفته است و نمونه آن zk-SNARK در Zcash است که در آن کاربران بدون افشای جزئیات تراکنش مالکیت وجوه را اثبات می کنند.

تکنیک‌هایی مانند رمزگذاری همومورفیک، سربار را کاهش می‌دهند و به SMPC اجازه می‌دهند مجموعه داده‌های بزرگ‌تری را مدیریت کند. ترکیب شواهد دانش صفر و انتقال غافل، محافظت قوی در برابر رفتار متخاصم را تضمین می کند. پروتکل های بهینه شده تاخیرهای ارتباطی و محاسباتی را به حداقل می رساند.

محاسبات چند جانبه پیشرفته (AMPC): مزایا و کاربردها

محاسبات چند جانبه پیشرفته (AMPC) تکامل بعدی در فناوری‌های MPC است که محدودیت‌های SMPC را با معرفی پیشرفت‌هایی برای بهبود مقیاس‌پذیری، عملکرد و قابلیت استفاده برطرف می‌کند. برخی از مزایای AMPC نسبت به SMPC به شرح زیر است.

• مشارکت پویا: AMPC تغییرات پویا را در استخر شرکت‌کنندگان در نظر می‌گیرد. این برای برنامه هایی مانند سیستم های هویت غیرمتمرکز، که در آن تعامل کاربر در نوسان است، ایده آل است.
• پروتکل های بهینه شده: AMPC هزینه های محاسباتی و ارتباطی SMPC سنتی را کاهش می دهد. این شامل رویکردهای رمزنگاری آستانه برای عملکرد بهتر است. رمزنگاری آستانه به محاسبات اجازه می دهد تا زمانی که حداقل تعداد شرکت کنندگان (آستانه) فعال است، ادامه یابد، حتی اگر برخی از آنها خارج شوند.
• تحمل خطا: AMPC به طور موثرتری با شرکت کنندگان متخاصم یا بی پاسخ برخورد می کند. این تضمین می کند که محاسبات به طور ایمن ادامه می یابند حتی اگر برخی از طرفین شکست بخورند.

جدا از موارد فوق، AMPC از ادغام در سیستم های بلاک چین و غیر بلاک چین نیز پشتیبانی می کند. با وجود بهینه سازی، AMPC هنوز به منابع محاسباتی قابل توجهی نیاز دارد. مهم تر از آن، انتقال از SMPC به AMPC نیازمند طراحی مجدد سیستم های موجود است که با هزینه های مهندسی همراه است.

شبکه جهانی ، پروتکل تأیید هویت غیرمتمرکز، AMPC را برای محافظت از داده‌های کاربر و در عین حال امکان تأیید هویت معرفی می‌کند. از طریق AMPC، کاربران می توانند منحصر به فرد بودن خود را بدون افشای جزئیات شخصی ثابت کنند. این رویکرد با اهداف اول حفظ حریم خصوصی هماهنگ است و به جلوگیری از خطرات متمرکز کمک می کند. برای مثال، AMPC تضمین می‌کند که داده‌های بیومتریک، که برای تأیید هویت بسیار مهم است، در معرض هیچ نهاد واحدی قرار نگیرد، در نتیجه اعتماد کاربر را افزایش می‌دهد.

فناوری‌های MPC، از SMPC تا AMPC پیشرفته‌تر، سنگ بنای برنامه‌های رمزنگاری مدرن را نشان می‌دهند. با تقویت سیستم‌های هویتی مانند World ID، SMPC و AMPC، حریم خصوصی و اعتماد را در دنیای اول دیجیتال تضمین می‌کند.

آیا می دانستید؟   در سال 2008، دانمارک شاهد لحظه ای تاریخی بود زیرا اولین کاربرد عملی MPC در مقیاس بزرگ در یک حراجی به نمایش گذاشته شد.

محاسبات چند طرفه در مقابل کیف پول های چند امضایی

اگر از خود می پرسید که آیا کیف پول MPC و Multi-sig یکی هستند؟ پاسخ این است که هر دوی آنها مانند نگهبانان امنیتی دارایی های دیجیتال شما هستند، اما به روش های مختلفی کار می کنند.

سناریویی را در نظر بگیرید که در آن می خواهید مقدار زیادی اتر را ایمن کنیدETH)3673.52 دلاربا MPC، کلید خصوصی شما به چند “اشتراک، همانطور که در بالا توضیح داده شد” تقسیم می شود. این اشتراک‌ها در دستگاه‌ها یا سرورهای مختلف توزیع می‌شوند. برای امضای یک تراکنش، این سهام با هم کار می کنند تا بدون اینکه کلید خصوصی اصلی را دوباره جمع آوری کنند، یک امضا ایجاد کنند. این بدان معناست که حتی اگر یک دستگاه هک شود، مهاجم کلید کامل را نخواهد داشت.

حالا تصور کنید که یک کیف پول بیت کوین دارید . به جای یک کلید خصوصی ، چندین کلید خصوصی ایجاد می کنید. برای مجاز کردن تراکنش، به تعداد مشخصی از این کلیدها برای امضای آن نیاز دارید. به عنوان مثال، ممکن است برای امضای تراکنش به دو کلید از سه کلید نیاز داشته باشید. به این ترتیب، حتی اگر یک کلید به خطر بیفتد، وجوه شما امن می ماند.

در اینجا خلاصه ای از تفاوت های بین MPC و کیف پول های چند امضایی آورده شده است

بنابراین، کدام بهتر است؟

خوب، این به نیازهای امنیتی خاص و نیازهای عملیاتی شما بستگی دارد.

• MPC با تقسیم یک کلید خصوصی به سهام، امنیت قوی را ارائه می دهد و آن را در برابر هک بسیار مقاوم می کند. با این حال، اجرای آن پیچیده است.
• کیف پول‌های چند علامتی امنیت را با نیاز به چندین امضا برای تراکنش‌ها افزایش می‌دهند، اما انعطاف‌پذیری کمتری دارند و می‌توانند در برابر از دست دادن کلید آسیب‌پذیر باشند.

در نهایت، بهترین رویکرد اغلب شامل ترکیبی از هر دو تکنیک است. به عنوان مثال، می توانید از MPC برای ایمن سازی تولید و ذخیره سازی کلیدهای خصوصی استفاده کنید، در حالی که از کیف پول های چند امضایی برای مجاز کردن تراکنش ها استفاده کنید. این رویکرد ترکیبی یک راه حل امنیتی قوی و انعطاف پذیر برای دارایی های دیجیتال ارائه می دهد.

 

آکادمی قزلباش

همانطور که میدانیم موفقیت در معاملات بازار ارزهای دیجیتال همانند تمامی حرفه های تخصصی دیگر، نیازمند مهارت و تجربه بسیاری است. و اولین کار در این بازار آشنا شدن با مفهوم ( ارز دیجیتال چیست ) است. با توجه به اینکه بسیاری از افراد زمان کافی برای فراگیری دانش مربوط به فعالیت در بازار را ندارند اما همچنان تمایل به کسب سود از این بازار را به عنوان شغل دوم خود دارند. آکادمی کمال قزلباش با ارائه خدمتی کارآمد برای کمک به این دسته از عزیزان در رابطه با آموزش ارز دیجیتال تلاش کرده است. کاربران میتوانند از خدمات ما به عنوان چراغ راه مسیر موفقیت خود در این بازار استفاده کنند. و در صورت تمایل به سرمایه گذاری در ارزهای دیجیتال و یاآموزش ارز دیجیتال در ارومیه با مشاورین ما به صورت کاملا رایگان در ارتباط باشید.