Suiが立ち上げたサブセカンドMPCネットワークIkaからFHE、TEE、ZKP、MPCのテクニカルゲームを見る

一、Ikaネットワークの概要と位置付け

Ikaネットワークは、Sui財団によって戦略的支援を受けている革新的なインフラプロジェクトであり、マルチパーティ安全計算(MPC)技術に基づいて構築されています。その最も顕著な特徴は、ミリ秒単位の応答速度であり、これはMPCソリューションにおいて初めてのことです。Ikaは、並列処理や分散型アーキテクチャなどの基盤設計理念においてSuiと高度に一致しており、今後はSuiの開発エコシステムに直接統合され、Sui Moveスマートコントラクトに対してプラグアンドプレイのクロスチェーンセキュリティモジュールを提供します。

機能の観点から見ると、Ikaは新しい安全検証レイヤーを構築しています。これは、Suiエコシステムの専用署名プロトコルとして機能するだけでなく、業界全体に標準化されたクロスチェーンソリューションを提供します。そのレイヤー設計はプロトコルの柔軟性と開発の便利さを兼ね備えており、MPC技術がマルチチェーンシナリオで大規模に適用される重要な実践例となることが期待されています。

1.1 コア技術の解析

Ikaネットワークの技術実現は、高性能の分散署名に基づいて展開され、その革新点は2PC-MPC閾値署名プロトコルを利用し、Suiの並行実行とDAGコンセンサスを組み合わせることで、真のサブ秒レベルの署名能力と大規模な分散ノードの参加を実現していることです。Ikaは2PC-MPCプロトコル、並行分散署名、そしてSuiコンセンサス構造との密接な結合を通じて、超高性能と厳格なセキュリティ要件を同時に満たすマルチパーティ署名ネットワークを構築しています。その核心的な革新は、ブロードキャスト通信と並行処理を閾値署名プロトコルに導入することにあります。以下は核心機能の分解です:

2PC-MPC署名プロトコル: Ikaは改良された二者MPC方案を採用し、ユーザーの秘密鍵の署名操作を「ユーザー」と「Ikaネットワーク」という二つの役割が共同で参加するプロセスに分解します。この設計により、本来複雑なノード間通信がブロードキャストモードに変更され、ユーザーの計算通信コストは一定レベルに保たれ、ネットワークの規模に依存せず、結果的にサブ秒レベルの署名遅延を実現します。

並列処理: Ikaは並列計算を利用して、単一の署名操作を複数の同時実行のサブタスクに分解し、ノード間で同時に実行することで、速度を大幅に向上させます。Suiのオブジェクト並行モデルと組み合わせることで、ネットワークは同時に多くのトランザクションを処理でき、スループットを向上させ、遅延を低減します。SuiのMysticetiコンセンサスはDAG構造を使用してブロック認証の遅延を排除し、即時のブロック提出を可能にし、IkaがSui上でサブ秒レベルの最終確認を得ることを可能にします。

大規模ノードネットワーク: Ikaは数千のノードが署名に参加することができます。各ノードは鍵の断片の一部しか保持しておらず、いくつかのノードが攻撃を受けても私鍵を単独で復元することはできません。ユーザーとネットワークノードが共同で参加する場合にのみ有効な署名が生成され、いずれの単一の当事者も独立して操作したり署名を偽造したりすることはできません。このようなノードの分布はIkaのゼロトラストモデルの核心です。

クロスチェーン制御とチェーン抽象: モジュラー署名ネットワークとして、Ikaは他のチェーン上のスマートコントラクトがIkaネットワーク内のアカウント(dWallet)を直接制御できるようにします。Ikaは、自身のネットワーク内に対応するチェーンの軽量クライアントを展開することでクロスチェーン検証を実現します。現在、Suiの状態証明が最初に実装されており、Sui上のコントラクトはdWalletをコンポーネントとしてビジネスロジックに組み込むことができ、Ikaネットワークを通じて他のチェーン資産の署名と操作を完了できます。

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1.2 IkaのSuiエコシステムへの影響

Ikaのローンチ後、Suiブロックチェーンの能力の境界を拡張し、Suiエコシステムのインフラストラクチャをサポートする可能性があります:

1. クロスチェーン相互運用能力: IkaのMPCネットワークは、ビットコイン、イーサリアムなどのチェーン上資産を低遅延かつ高い安全性でSuiネットワークに接続し、クロスチェーンDeFi操作を実現し、Suiのこの分野での競争力を向上させます。

2. 分散型資産保管:Ikaはマルチシグ方式でオンチェーン資産を管理し、従来の中央集権型保管よりも柔軟で安全です。

3. チェーン抽象: クロスチェーンのインタラクションプロセスを簡素化し、Sui上のスマートコントラクトが他のチェーン上のアカウントや資産を直接操作できるようにしました。

4. BTCネイティブ接続: ビットコインがSui上でDeFiおよびホスティング操作に直接参加できるようにします。

5. AIアプリケーションの安全保障: AI自動化アプリケーションに対して多様な検証メカニズムを提供し、未承認の資産操作を防ぎ、AIが取引を実行する際の安全性と信頼性を向上させる。

1.3 Ikaが直面している課題

1. クロスチェーンの標準化: Suiと密接に結びついているものの、一般的なクロスチェーン相互運用性の標準となるためには、他のブロックチェーンやプロジェクトの受け入れが必要です。

2. MPCの安全性に関する議論: 従来のMPCソリューションでは、署名権限の取り消しが難しい。2PC-MPCは安全性を向上させたが、安全かつ効率的にノードを変更するための十分なメカニズムが依然として不足している。

3. 依存リスク：IkaはSuiネットワークの安定性と自社のネットワーク状況に依存しています。Suiが重大なアップグレードを行う場合、Ikaもそれに応じて適応する必要があります。

4. Mysticetiのコンセンサスの潜在的な問題: DAGに基づくコンセンサスは高い同時処理と低い手数料をサポートしますが、ネットワークの経路がより複雑になり、トランザクションの順序付けが難しくなる可能性があります。非同期記帳モデルは効率が高いですが、新しい順序付けとコンセンサスの安全性の問題を引き起こす可能性があります。

5. ネットワークの活発度要件: DAGモデルは活発なユーザーに依存しており、ネットワークの使用度が低い場合、取引の確認遅延や安全性の低下などの問題が発生する可能性があります。

二、FHE、TEE、ZKPまたはMPCに基づくプロジェクトの比較

2.1 FHEの

ザマ & コンクリート:

• MLIRに基づく汎用コンパイラ
• "階層的ブートストラッピング"戦略: 大きな回路を小さな回路に分割してそれぞれ暗号化し、結果を動的に結合する
• "混合エンコーディング": 整数操作にはCRTエンコーディングを使用し、ブール操作にはビットレベルエンコーディングを使用
• "キー包装"メカニズム: 一度のキーインポート後、同型演算を何度も再利用可能

フェニックス:

• イーサリアムEVM命令セットに最適化
• "暗号化された仮想レジスタ"を使用して、平文レジスタの代わりにする
• ノイズ予算を回復するための自動マイクロブートストラッピングを挿入する
• オフチェーンオラクルブリッジモジュールを設計し、オンチェーン検証コストを削減する

2.2ティー

オアシスネットワーク:

• "階層的信頼のルート"の概念を導入する
• 疑わしい命令を隔離するために、軽量なマイクロカーネルを使用する
• ParaTimeインターフェースはCap'n Protoバイナリシリアル化を採用しています
• "耐久性ログ"モジュールの開発により、ロールバック攻撃を防止する

2.3 ZKPの

アステカ:

• "インクリメンタルリカーシブ"技術を統合して複数のトランザクション証明をパッケージ化
• Rustを使用して並列深さ優先探索アルゴリズムを作成する
• "ライトノードモード"による帯域幅の使用を最適化する

2.4 MPCの

パルティシアブロックチェーン:

• SPDZプロトコルに基づく拡張、"前処理モジュール"を追加
• gRPC通信とTLS 1.3暗号化チャネルを使用する
• 動的負荷分散をサポートする並列シャーディングメカニズム

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3. プライバシー保護コンピューティング FHE、TEE、ZKP、MPC

3.1 異なるプライバシー計算スキームの概要

完全準同型暗号化(FHE):

• 暗号化された状態で任意の計算を許可する
• 複雑な数学の問題に基づいて安全性を保証
• 理論的には完全な計算能力を持っているが、計算コストは非常に大きい
• 近年、アルゴリズムの最適化、専用ライブラリ、ハードウェアアクセラレーションを通じて性能が向上しています。

信頼できる実行環境 (TEE):

• プロセッサが提供する信頼できるハードウェアモジュール
• アイソレーテッドセキュアメモリ領域でコードを実行する
• ネイティブ計算に近い性能、わずかなオーバーヘッドのみ
• ハードウェアトラストのルートに依存し、潜在的なバックドアやサイドチャネルリスクが存在する

マルチパーティセキュアコンピューティング(MPC):

• プライベートな入力を保護しながら、複数の当事者が共同で計算することを許可する
• 単一の信頼できるハードウェアはありませんが、複数のインタラクションが必要です
• 通信コストが高く、ネットワークの遅延や帯域幅の制限を受ける
• FHEより計算コストが低いが、実装の複雑さが高い

ゼロ知識証明(ZKP):

• 追加情報を漏らすことなく、検証者が主張を検証できることを許可する
• 典型的実装には、楕円曲線に基づくzk-SNARKとハッシュに基づくzk-STARKが含まれます。

3.2 FHE、TEE、ZKP、および MPC の適応シナリオ

クロスチェーン署名:

• MPCは、多者協力やシングルポイントの秘密鍵露出を回避するシナリオに適しています。
• TEEはSGXチップを通じて署名ロジックを実行でき、高速ですがハードウェアの信頼性の問題があります。
• FHE理論的には実現可能ですが、コストが高すぎます。

DeFiシーン(マルチシグウォレット、金庫保険、機関保管):

• MPCは主流の方法であり、Fireblocksは署名を異なるノードに分割します。
• TEEは署名の隔離を保証するために使用されますが、ハードウェアの信頼性の問題があります。
• FHEは主に取引の詳細と契約のロジックを保護するために使用されます

AIとデータプライバシー:

• FHEの利点は明らかで、全過程で暗号化された状態でデータ処理を許可します。
• MPCは共同学習に使用できますが、通信コストと同期の問題に直面しています。
• TEEは保護された環境でモデルを直接実行できますが、メモリ制限とサイドチャネル攻撃のリスクがあります。

3.3 異なるプランの差異

パフォーマンスとレイテンシ:

• FHEは遅延が高いが、最強のデータ保護を提供します。
• TEE のレイテンシが最も低く、通常の実行に近い
• ZKPはバッチ証明において遅延を制御可能です
• MPCの遅延は中低で、ネットワーク通信の影響を大きく受けます

信頼仮説:

• FHEとZKPは数学的課題に基づいており、第三者を信頼する必要はありません。
• TEEはハードウェアとメーカーに依存します
• MPCは半正直または最大t異常モデルに依存します

スケーラビリティ:

• ZKPロールアップとMPCシャーディングは水平スケーリングをサポートします
• FHEとTEEの拡張は、計算リソースとハードウェアノードの供給を考慮する必要があります

統合の難しさ:

• TEEの接続の敷居は最低です
• ZKPとFHEは専用回路とコンパイルプロセスが必要です
• MPCはプロトコルスタックの統合とノード間通信を必要とします

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第四に、マーケットビュー分析

FHE、TEE、ZKP、MPCは、実際のユースケースを解決する際に「性能、コスト、安全性」の不可能三角問題に直面しています。FHEは理論的にはプライバシーを強く保護しますが、性能の低さがその適用を制限しています。TEE、MPC、ZKPは、リアルタイム性とコストに敏感なシナリオでより実行可能です。

各技術は異なる信頼モデルと適用シーンを提供します:

• ZKPはオフチェーンの複雑な計算を検証するのに適しています
• MPCは、複数の当事者がプライベートな状態を共有する計算に適しています
• TEEはモバイル端末とクラウド環境で成熟したサポートを持っています
• FHEは非常に敏感なデータ処理に適していますが、ハードウェアアクセラレーションが必要です。

将来のプライバシー計算は、多様な技術の相互補完と統合の結果である可能性があります。Ikaは鍵の共有と署名の調整を重視し、ZKPは数学的証明の生成に優れています。両者は相互補完的です：ZKPはクロスチェーンの相互作用の正確性を検証し、Ikaは資産の制御権の基盤を提供します。Nillionなどのプロジェクトは、セキュリティ、コスト、パフォーマンスのバランスを取るために、複数のプライバシー技術を統合し始めています。

したがって、将来のプライバシー計算エコシステムは、単一の技術が勝つのではなく、最も適切な技術コンポーネントの組み合わせを使用してモジュール式のソリューションを構築する傾向があるかもしれません。どの技術を選択するかは、具体的なアプリケーションのニーズと性能のトレードオフに基づくべきです。

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