Web3分野におけるTEE技術の応用と展望

ビットコインとイーサリアムの誕生以来、暗号通貨業界は「不可能な三角」の課題に直面しています。支払いチャネル、Rollup、モジュラー ブロックチェーンなどのソリューションが次々と登場していますが、完全に汎用的なものはありません。プログラム可能な署名などの特定のシナリオに対するカスタマイズされたニーズは、依然として他の技術ソリューションのサポートを必要としています。

業界の発展に伴い、信頼できる実行環境(TEE)は徐々にWeb3エコシステムに統合されています。TEEはハードウェアレベルのデータ隔離と完全性保護を提供することにより、安全性を確保しつつ暗号通貨アプリケーションに新たな可能性をもたらします。本稿では、Web3におけるTEEの応用方法を探り、その巨大な潜在能力と将来的に現れる可能性のある新たなシナリオを明らかにします。TEEはMEV、基盤となるパブリックチェーンの性能拡張、信頼不要の署名などの分野で重要な役割を果たし、プライバシー保護が必要なすべてのシナリオにおいて地位を占めることが期待されています。

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TEEの紹介

TEEは、プロセッサまたはデータセンター内に隔離された安全な領域であり、ここでプログラムを実行することができ、オペレーティングシステムを含む他のプログラムの干渉を受けません。TEEは特殊なハードウェアを通じて、外部の実体が内部データを観察またはアクセスできないことを保証します。TEEを実行するホストオペレーティングシステムやクラウドサービスプロバイダーでさえ、TEE内の機密情報を見ることはできません。これはTEEのセキュリティ機能であり、機密計算とデータを保護します。

TEEのもう一つの重要な特性は完全性です。つまり、TEE内で実行されるコードは、すべて事前に設定されたロジックに従って実行され、外部からの操作の可能性はありません。TEEハードウェアは、内部で実行されるコードのハッシュ値とその署名を外部に提供します。TEEと対話する人は誰でもこのハッシュ値を確認し、TEE内部で実行されているプログラムが正しいかどうかを判断できます。

TEE内部には、ハードウェアメーカーが設定したルートキーがあり、署名の生成に使用されます。キー生成方法には「キー注入」と内部ランダム生成の2種類があります。より新しい方法では、TEE内部にランダム数モジュールを埋め込み、初回使用時に自動的にキーを生成します。これにより、チップメーカーでさえキーの内容を知ることができません。

ユーザーは、遠隔認証(Remote Attestation)を通じて、TEE内で実行されるプログラムが公開されているコードと一致するかどうかを検証できます。TEEは高度なセキュリティと完全性の保証を提供しますが、ユーザーはハードウェア供給者が適切に完全なプロセスを実施し、ハードウェアにバックドアが含まれていないことを信頼する必要があります。

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Web3における典型的なTEEアプリケーションシーン

TEE-Boost:分散型ブロック構築

Ethereumエコシステムにおいて、TEEはMEVの中央集権的問題を解決するために使用されます。現在、ほとんどのノードが接続するMEV-Boostは、中央集権的なRelayサービスに大きく依存しています。この問題を解決するために、TEE-Boostは革命的な方法を提案し、TEEを利用してRelayに対する信頼の仮定を排除し、同時にMEV-Boostアーキテクチャ内のすべてのセキュリティ保証を保持します。

TEE-BoostはRelayの役割を置き換え、BuilderがTEE内で直接コードを実行し、リモート検証を通じて生成されたブロックの有効性を証明します。Proposerは複数のBuilderと直接接続し、最も多くのチップが付けられたブロックヘッダーを選択して署名し、その後Builderは完全なブロック内容を提示します。この方法は、ブロック内容の事前漏洩リスクを回避します。

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ロールアップブースト：TEE拡張Layer2

Rollup-Boostは、Flashbot、Uniswap Labs、OP Labsによって開発されたロールアップビルドソリューションで、現在はUnichainで使用されています。 これは、「フラッシュブロック」の250msの確認応答と検証可能な優先順位付けの2つの拡張モジュールを実装しています。

Flashblocksのコアは、TEE内でトランザクションをパッケージ化し、ブロックのフラグメントを生成して広めることです。バリデーターは、複数のフラグメントを収集して完全なブロックにパッケージ化します。この方法は、帯域幅の利用効率を向上させ、TPSを増加させ、トランザクションの確認速度を速めることができます。ブロックのフラグメントがTEE内で生成されるため、バリデーターはブロックデータの検証作業を省くことができます。

検証可能な優先順位付けは、TEEの特性を利用して信頼できる取引順序結果を提供し、取引が支払われた優先料金に従って厳密に順序付けられ、ブロック構築者によって操作されないことを保証します。

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DeepSafe:次世代のトラストレスしきい値署名スキーム

DeepSafeはTEEとZK技術を導入し、全プロセスの秘密保持を実現する抽選+署名の新しいソリューション、CRVA（暗号ランダムAI検証ネットワーク）を革新しました。CRVAは抽選アルゴリズムにより検証ノードをランダムに選び、メッセージの有効性を確認し、しきい値署名を生成します。

CRVAは、TEEとZKのプライバシー保護機能を利用して、検証者のアイデンティティを隠蔽し、内部共謀やハッカー攻撃を防ぎます。ノードのコアモジュールはTEE内で動作し、一時的な公開鍵とZK証明を使用してアイデンティティのプライバシーを保護します。オンチェーンのVRF関数を用いてランダムに検証者を選び、匿名委員会を構成します。

このソリューションの核心は、すべての重要な活動がTEE内で行われ、外部が具体的なプロセスを知ることができないため、根本的に共謀や外部攻撃を防ぐことにあります。CRVAはマルチシグウォレット、資産管理、クロスチェーンブリッジ、オラクルなどのさまざまなシーンに適用できます。

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TEEの将来の応用

TEEコプロセッサ：Web2とWeb3を接続する

TEEコプロセッサは、TEEの未来で最も有望なアプリケーションの1つです。これは、コストの高いオンチェーン計算の代わりに証明可能なオフチェーン計算を使用し、EVMエコシステム内のスマートコントラクトに低コストでプライバシー保護された計算能力を提供します。たとえば、複雑なAMMアルゴリズムをTEE内で実行することで、オンチェーンのガス消費を削減できます。

さらに、TEEコプロセッサは、スマートコントラクトがソーシャルメディアアカウントを制御したり、TEE内でLLMのAPIを呼び出して複雑な条件判断を実現するなど、新しいアプリケーションタイプを生み出すことができます。現在、TEEに基づくAIオラクルが探求されており、予測市場により正確なイベント結果を提供することを目指しています。

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暗号メモリプールとプライバシー取引

TEEに基づいて完全なプライバシーを持つ取引処理ワークフローを構築できます。従来のメモリプールはMEV攻撃を受けやすいですが、TEEに基づく暗号化メモリプールは、取引がそのライフサイクル全体にわたって高度に機密であることを保証できます。ユーザーはTEEソートエンジンに暗号化取引を提出し、暗号化解除、ソート、実行のプロセスはすべてTEE内で行われ、外部からは見えません。

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TEE多証明器システム

TEEはRollupの証明者としても機能し、ZKやOPの技術的補完となります。複数の有名なRollupプロジェクトがTEE証明者を採用しており、この方法はZKよりも効率的で迅速であり、イテレーションが容易です。

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まとめ

TEEは、ブロックチェーン分野における最も重要な技術の進展の一つを代表しており、性能、プライバシー、および分散化の間の矛盾を解決するための実行可能な手段を提供します。ハードウェアによって保証された隔離性と完全性を通じて、TEEは新しいアプリケーションのカテゴリをサポートしながら、ブロックチェーンシステムの信頼最小化特性を維持することができます。

MEV-Boostの分散型ブロック構築からRollup-Boostの性能向上、さらにDeepSafeの高度なセキュリティメカニズムに至るまで、TEE技術は大きな変革の可能性を示しています。これらのアプリケーションは、TEEが実際の利益をもたらすことができることを証明するとともに、将来のより野心的なアプリケーションの基盤を築いています。

ブロックチェーンインフラの未来は、特定のユースケースとセキュリティニーズに最適化されたさまざまな技術の複雑な組み合わせである可能性があります。TEEは、この多面的なエコシステムの中で重要な役割を果たし、ブロックチェーンアプリケーションを主流に押し上げるために必要なパフォーマンスと機能を提供し、同時にその独自の分散型で信頼不要な特性を保持します。

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