TEE技術在Web3中的應用與前景

自比特幣和以太坊誕生以來，加密貨幣行業一直面臨"不可能三角"的挑戰，即免信任、高效率和通用性無法同時實現。雖然出現了支付通道、Rollup和模塊化區塊鏈等方案，但它們都難以完全通用。對於特定場景如定制化可編程籤名，仍需引入其他技術。

隨着行業發展，可信執行環境(TEE)逐漸融入Web3生態。通過提供硬件級的數據隔離和完整性，TEE在保證安全的同時，爲加密貨幣應用帶來了新的可能性。本文將探討TEE在Web3中的應用方式，揭示其潛力及未來可能出現的新場景。TEE有望重塑區塊鏈行業，在MEV、底層公鏈性能拓展和免信任籤名等方面發揮重要作用，並在需要隱私保護的場景中佔據一席之地。

TEE的概念與特性

TEE是處理器或數據中心內隔離出的安全區域，可以在其中執行程序，而不受包括操作系統在內的其他程序幹擾。TEE通過特殊硬件確保外部實體無法觀測或訪問其內部數據，具有安全性和完整性兩大特性。

安全性使得即使是運行TEE的主機操作系統或雲服務提供商，也無法看到TEE內的敏感數據。完整性則保證TEE中運行的代碼完全按預先編好的邏輯執行，不存在外部操縱的可能性。TEE硬件會對外提供內部執行代碼的哈希值和籤名，以供驗證。

TEE內部有一個根密鑰，用於生成籤名。密鑰生成方法包括"密鑰注入"和內部隨機數生成兩種。後者更爲先進，可確保包括芯片制造商在內的任何外部方都無法獲知密鑰內容。

通過遠程認證(Remote Attestation)過程，用戶可以驗證TEE內執行的程序是否與公開的原始碼一致。盡管如此，使用TEE的程序仍需要信任硬件供應商，如英特爾、AMD和ARM等。

Web3中的TEE應用案例

TEE-Boost：去中心化區塊構建

TEE-Boost旨在解決以太坊MEV-Boost中Relay服務高度集中化的問題。傳統MEV-Boost流程中，Relay作爲中介收集Builder提交的區塊，並選擇小費最多的區塊發送給驗證者。然而，目前幾大Relay服務商幾乎壟斷了整個MEV市場，存在潛在作惡風險。

TEE-Boost通過TEE消除對Relay的信任假設，保留了MEV-Boost架構的安全保證。它取消了Relay角色，讓Builder直接在TEE中運行代碼，通過遠程驗證證明生成的區塊有效。驗證者可直接對接多個Builder，選擇小費最多的區塊頭並籤名，之後Builder再出示完整區塊內容。

Rollup-Boost：Layer2擴展方案

Rollup-Boost是Flashbot與Uniswap Labs、OP Labs合作開發的Rollup構建方案，目前應用於Unichain。它實現了兩個擴展模塊：

1. 250ms確認的"Flashblocks"：提供超高速交易確認。
2. 可驗證的優先級排序：嚴格按交易支付的優先費用排序，允許智能合約回收部分MEV收益。

Flashblocks核心是在TEE內將交易打包並生成區塊碎片廣播，驗證者收集多個碎片打包爲完整區塊。這提高了帶寬利用率，加快交易確認速度。由於區塊碎片在TEE內生成，驗證者可省去驗證區塊數據的工作量。

可驗證優先級排序利用TEE提供可信的交易排序結果，防止出塊者手動調整交易次序。

DeepSafe：免信任門限籤名方案

DeepSafe引入TEE和ZK技術，開發了名爲CRVA（加密隨機AI驗證網路）的全流程保密抽籤+籤名方案。CRVA通過抽籤算法隨機選擇驗證節點，驗證消息有效性並生成門限籤名。

CRVA利用TEE和ZK隱藏驗證人身分，防止內部串謀和黑客攻擊。其工作流程包括：

1. 節點核心模塊運行在TEE內，在公鏈上留下永久公鑰。
2. 節點在TEE中生成臨時公鑰和ZK Proof，證明與永久公鑰關聯但不泄露具體對應關係。
3. 節點加密臨時公鑰，與ZKP一起發送給Relayer。
4. Relayer在TEE內解密臨時公鑰集合，提交至鏈上進行隨機選擇。
5. 被選中的節點參與消息驗證和籤名。
6. 採用鏈上遠程證明，確保計算流程嚴格在TEE內進行。

CRVA方案的核心是將重要活動封裝在TEE內，外界只能看到加密後的密文。這從根本上防止了串謀和外部攻擊，可應用於多簽錢包、資產托管、跨鏈橋、預言機等多個場景。

TEE的未來應用

TEE協處理器

TEE協處理器使用可證明的鏈下計算替代成本高昂的鏈上計算。復雜計算、數據處理和算法操作可在TEE中執行，通過加密證明在鏈上驗證結果。這爲EVM生態內的智能合約提供低成本且隱私的計算能力。

應用案例包括：

• 爲AMM合約提供復雜算法支持
• 讓智能合約控制社交媒體帳戶（如Teleport項目）
• 基於TEE的AI預言機，調用LLM檢索外部數據並輸出事件發生結論

加密內存池和隱私交易

基於TEE構建的加密內存池可確保交易在整個生命週期內高度保密。用戶向TEE排序器提交加密交易，解密、排序、執行全過程在TEE內進行，外部不可見。最後只將執行後的最新狀態更改發布到區塊鏈上。

TEE多證明器系統

TEE可爲Rollup充當證明器，作爲ZK和OP的技術補充。Scroll、Taiko等項目採用了TEE證明器，這種方法比ZK更高效快速，也便於迭代。

結語

TEE代表了區塊鏈領域重要的技術發展，爲解決性能、隱私和去中心化之間的矛盾提供了可行途徑。通過硬件保證的隔離性和完整性，TEE能支持新的應用類別，同時保持區塊鏈系統的信任最小化特性。

從MEV-Boost的去中心化區塊構建到Rollup-Boost的性能提升，再到DeepSafe的高級安全機制，TEE技術展現了巨大的變革潛力。這些應用證明TEE能帶來實際效益，同時爲未來更具雄心的應用奠定基礎。

區塊鏈基礎設施的未來可能是多種技術的復雜組合，每種技術針對特定用例和安全需求進行優化。TEE將在這個多方面的生態系統中發揮關鍵作用，提供將區塊鏈應用推向主流採用所需的性能和功能，同時保留其去中心化、無需信任的特性。