区块链+隐私计算整体概念、意义及关键技术有哪些？

如果你对该问题感兴趣的话，推荐你看看《区块链+隐私计算技术与应用研究报告（2023年）》这篇报告，下面是部分摘录的内容，具体请以原报告为准。

隐私计算是面向隐私信息全生命周期保护的计算理论和方法，具体是指在处理视频、音频、图像、图形、文字、数值、泛在网络行为信息流等信息时，对所涉及的隐私信息进行描述、度量、评价和融合等操作，形成一套符号化、公式化且具有量化评价标准的隐私计算理论、算法及应用技术，支持多系统融合的隐私信息保护。在互联网经济时代，数据已成为新的生产要素，大数据时代需要更丰富、更多样、更安全的技术处理手段，传统的数据安全解决方案已不再适于日益增长的数据流通安全需求和合规要求，如何确保数据安全有序流通使用、实现数据价值最大化，是数字经济发展过程的亟需解决的难题。

隐私计算是以安全多方计算、同态加密、联邦学习和可信执行环境等为代表的现代密码学和信息安全技术，在保证原始数据隐私安全的同时，完成对数据的计算和分析，实现数据的“可用不可见”。隐私计算保障了数据计算过程中的隐私保护问题，但如果参与隐私计算的节点存在主观作恶的意图，就可以利用中间结果进行攻击。当多方节点共同参与隐私计算时，数据确权问题也会成为隐私计算过程中遇到的挑战。要让隐私计算中数据更高效、安全地互通互传，需要引入更多的安全机制。 区块链具备数据可溯源、难以篡改、智能合约自动执行等技术特点，可以提供数据全生存周期的全闭环管理。实现上链前数据真实性交叉验证，上链后数据难以篡改和可追溯；还可以通过共识机制在参与方之间建立信任基础，实现点对点的价值传递；还通过协同机制、激励机制的设置与共识，促进数据开放共享与价值协作。但与此同时，区块链也面临一些挑战，比如如何保护链上数据隐私等问题。透明性是区块链的特性之一。交易数据经过验证节点验证状态和有效性达成共识后上链，上链的账本数据是所有参与节点都可见的，不能完全满足数据的隐私保护。合作机构或组织出于自己数据安全的考虑，可能会放弃加入区块链，从而限制了区块链的发展。要想解决链上数据的安全问题，需要引入其他的隐私保护机制。

数据流通模式迭代演变，呼唤新型架构隐私计算网络。当前，数据流通使用前沿的隐私计算技术，但隐私计算尚未形成统一的国际/国家标准，各方多采用各自实现的隐私计算算法，对其安全性、可靠性尚未形成共识；在基于隐私算的数据流通过程中，缺少对于隐私计算算法安全性、有效性和数据流通合规性的共识、存证、溯源等手段。 区块链与隐私计算结合，是解决数据共享难题、构建可信运营环境、实现数据高价值流通的有效技术手段。在原始数据无需归集与共享的情况下，可实现多节点间的协同计算和数据隐私保护。同时，能够解决大数据模式下存在的数据过度采集、数据隐私保护，以及数据储存单点泄露等问题。区块链确保计算过程和数据可信，隐私计算实现数据可用而不可见，两者相互结合，相辅相成，实现更广泛的数据协同。

区块链+隐私计算重点问题：（一）兼顾数据隐私保护和共享利用。区块链+隐私计算技术有助于促进数据共享，实现数据价值的充分挖掘和利用。区块链凭借公开透明性和不可篡改性，提供了数据共享的良好平台。隐私计算技术实现了对敏感数据的有效保护，打消了共享方数据泄露顾虑。如果只是简单采取对共享的敏感数据加密存储在区块链上这种方式，数据的隐私得以保护，然而数据的可用性被极大削弱，呈现出来的只是一些看不懂的数据。另一方面，在数据共享过程中，共享方身份是否真实、共享数据来源是否可靠等问题都会带来隐私数据泄露和数据可用性降低等风险。因此如何有效融合区块链和隐私计算技术，在保护数据隐私与安全的同时，实现数据可信共享和有效利用成为亟待解决的问题。

（二）兼顾交易隐私保护和可用性。区块链凭借去中心化、低交易成本的特点，提供了便捷高效的资产交易平台。交易数据公开存储在区块链上，尽管能提高交易的透明度和可信度，但也带来了隐私泄露的风险。虽然在区块链中，用地址来表示交易双方来起到匿名的作用，链上的信息虽然是匿名的，但是通过链上信息绑定的链下信息，以及对相关交易进行聚类和分析，可以追溯到真实世界的交易双方，使得匿名性荡然无存，因此迫切需要对用户交易信息实施有效的隐私保护，以维护用户的经济利益不受损失。在区块链中，交易从产生到销毁的整个生命周期中都面临隐私泄露风险，任何一个环节出现漏洞都可能导致交易隐私保护失效。采用单一的隐私保护技术往往难以保障交易隐私信息不被泄露，如何建立全面的交易隐私保护机制面临着挑战。另外，保护用户交易隐私不能以牺牲交易可用性为代价，其他用户在不知道交易双方真实身份、交易金额等隐私信息的情况下，也要能够验证交易的有效性和金额的正确性，以保证交易正常执行。

（三）兼顾用户身份隐私保护和身份认证。数字身份是构造数字世界信任体系的关键要素，区块链+隐私计算正在发展成为数字身份的关键技术。一方面区块链凭借去中心化、分布式存储、公开可验证、不可篡改等特点为解决传统身份认证中可信度差和共享差问题提供了新思路，另一方面隐私计算技术能够实现用户身份隐私保护，保障用户敏感身份信息不被泄露。但如何更好地融合两者以构建安全高效的身份认证机制还存在很多挑战，例如如何在实现用户数字身份有效认证的同时进行全面隐私保护，如何根据用户的实际需求进行身份隐私保护，如何兼顾用户身份隐私保护和监管审计都有待进一步研究。

区块链+隐私计算关键技术：（一）区块链+隐私计算整体架构。区块链+隐私计算采用两层网络体系架构。区块链实现参与方身份、权限的分布式管理，数据输入、数据计算、数据输出全过程存证和追溯；隐私计算实现数据的协同计算、数据价值的流动。

基于区块链的数据流通基础设施生态体系中，参与方角色主要包括： 数据方：原始数据所有者，愿意分享数据的使用权参与隐私计算，并获取相应的数据价值收益。 计算节点：计算能力提供方，集成隐私计算引擎，对外提供高性能的隐私计算运算服务，并获取相应的隐私计算服务收益。协调节点：在具体隐私计算协议需要的情况下，参与计算过程的协调工作，同时，协调方也承担隐私计算网络中计算任务的管理、监控等功能。 发起方：根据业务需要，启动隐私计算任务，调度数据方的数据和计算方的计算能力。 结果方：获取隐私计算任务结果。监管节点：审计、监管生态体系运作的合规性，支持全程数据可追溯。

（二）数据隐私保护。 区块链与隐私计算的结合，打造数据时代的信任机制与隐私保护。区块链具有“去中心化”、“分布式数据存储”、“可追溯性”、“防篡改性”、“公开透明”等优势特点，为解决多方协作和多方信任问题提供重要手段。通过共识机制为各参与方建立可信任的数据管理环境，防范和避免各类数据造假、篡改、遗失等数据管理问题，实现点对点的数据互通和价值传递。通过智能合约实现链上数据真实性验证和审计。通过协同机制、激励机制的设置与共识，促进数据的高效共享与应用。区块链“信息数据共享和透明”的特点，为数据的隐私安全带来了挑战，如何确保链上数据的隐私保护问题，直接影响着数据安全流通共享的效率。隐私计算是一套包含密码学、人工智能、安全硬件等众多领域交叉融合的跨学科技术体系，隐私计算以保护数据全生命周期隐私安全为基础，实现对数据处于加密状态或非透明状态下的计算和分析，在保证各方原始数据安全隐私性的同时，完成对多方数据的融合计算，实现多方数据的“可用不可见”。从而达到促进数据要素流通融合、有效提取数据要素价值的目标。然而，数据的真实性、数据来源、数据确权及流转过程是否安全和合规是隐私计算技术面临的难点。同时，隐私计算也无法解决跨系统信息交换的隐私保护，由于多方数据质量参差不齐，隐私计算主要针对单一信息系统和管理域的信息机密性进行保护，不同管理域间密钥管理机制、访问控制策略、数据安全保护能力存在差异，短板效应决定了隐私保护技术不能从根本上解决跨信息系统、跨管理域信息交换中的隐私保护问题。

区块链与隐私计算与结合，不仅很好的解决区块链面临的数据隐私保护问题，实现数据的安全流通，还能为数据的真实性、数据确权等合规问题提供可行解决方案，实现数据共享全流程可记录、可验证、可追溯、可审计。

（三）数据安全共享 。基于区块链和隐私计算的数据安全共享技术使得不同区块链之间互相协作、可信共享数据，并且保证数据共享过程中不会泄露原始敏感数据。区块链上信息公开可见的特点，在促进数据共享的同时也带来了隐私泄露的问题。如果只是简单地采取敏感数据加密存储在链上的方式来保护共享数据隐私，呈现出来的只是一些看不懂的数据，削弱了数据的可用性。另外，由于数据共享环境的复杂性和敌手攻击行为的多样性，如何保证共享数据的真实性和可靠性面临着挑战。 基于区块链和隐私计算的数据安全共享技术在保护区块链上隐私数据安全的同时，实现对数据的共享和有效利用。一方面，使得不同机构互相协作、共享数据，有助于打破数据壁垒和信息孤岛，充分利用数据价值。另一方面，保证了共享过程中不会泄露原始数据，可以有效地化解保护数据隐私与安全和数据共享与流通之间的矛盾，有助于打消参与机构数据泄露顾虑，引导其转变经营理念、提高数据融合积极性，助力疏通数据融合应用通道，激发市场守正创新活力和能力，更好地发挥数据纽带作用。并且基于区块链和隐私计算的数据安全共享技术还能提供安全性校验。通过区块链共识机制，建立起信任基础。通过区块链的授权机制和身份管理，实现数据共享方身份的真实性验证，在互不可信的共享者之间建立起一个安全可信的合作机制。通过智能合约实现数据真实性验证，保证可信数据共享。

目前基于区块链和隐私计算的数据安全共享技术可分为两大类，一是数据提供者将需要共享的隐私数据进行加密处理后存储在区块链上，只有满足一定的条件才能够正确解密出原始数据，实现对数据的安全共享和利用。例如，在基于对称加密技术的数据安全共享方案中，只有拥有指定密钥的用户才能解密得到共享数据。在基于秘密共享技术的数据安全共享方案中，只有足够多合法成员才能共同协商出解密密钥，实现组、群内的数据共享和利用。二是数据共享方不需要先解密出其它共享方的原始数据，而是直接对共享数据的密文进行各种计算操作，计算过程中不会泄露原始数据。以基于多方安全计算的数据安全共享方案为例，数据共享方将共享数据加密存储在区块链上，利用多方安全计算技术对数据密文进行计算，整个计算过程中无须解密还原出数据明文。在整个过程中，区块链作为一个消息广播媒介，将加密后的共享数据以及共享方需要互相传播的消息记录在链上，可以有效地减少通信代价，提高数据共享的效率。另外区块链对参与计算的数据和计算过程进行记录存证，可以有效追溯恶意输入，从而进行问责处罚。

（四）数据安全交易 。基于区块链和隐私计算的安全交易技术主要关注区块链交易的安全性和匿名性。常规的区块链交易，交易的详细信息对网络中任何一方都可见。相反，通过安全交易技术，其他人只知道发生了有效的交易，而不知道交易的详细信息。交易双方的地址、交易金额等敏感细节可以隐藏起来，并且可以避免诸如“抢先”之类的问题。安全交易技术是一种更加安全的信息验证或者身份验证机制，安全性和隐私性就是安全交易技术的价值所在。目前，安全交易技术在区块链上得到广泛应用，包括保护交易匿名性、身份隐私、链下数据存储完整性等。依据交易的生命周期划分，可以分为交易分布、交易共识、交易存储和交易应用四个阶段的安全交易技术。交易发布阶段的安全交易技术目的是为了在区块链用户发布交易之前尽量去除交易中的敏感隐私信息，相关技术包括动静态数据掩码、差分隐私和匿名化技术等。

交易共识阶段的安全交易技术目的是为了从交易被全网广播到通过共识机制写入区块链并最终确认这段时间，实施有效的交易隐私信息隐藏，主要需要防止恶意参与者非法监听交易数据。相关技术包括节点身份准入机制、匿名通信机制和通道隔离技术等，如Hyperledger Fabric 利用数字证书对接入节点进行身份认证和权限限制，并结合多通道技术限制节点对交易的访问权限。交易存储阶段的安全交易技术主要目的是为了防止攻击者通过对区块链上存储的交易数据进行观察分析，推测出用户地址、交易金额等隐私数据。交易存储阶段的安全交易技术通常利用密码学技术来隐藏存储在区块链上的交易敏感信息，例如Zcash 利用非交互零知识证明技术在不影响交易有效性验证的条件下，实现了对交易双方地址和金额的隐藏，达世币利用混币机制隐藏交易双方地址。交易应用阶段的安全交易技术主要目的是为了对智能合约和区块链应用所能收集和使用的交易信息进行规范，防止智能合约漏洞所导致的交易隐私信息泄露，以及区块链应用对交易信息非法的收集和利用。相关技术包括智能合约代码审计、智能合约漏洞分析、数据合规审计等。

（五）数字身份认证。 基于区块链和隐私计算的安全数字身份认证技术旨在支持用户数字身份认证，同时对用户身份中敏感信息进行隐藏保护。数字身份是用户真实世界中的身份在数字信息系统中的映射，数字身份认证机制提供了认证用户数字身份真实性的方法，对于数据确权、保证数据来源可信、审计监管等均有重要意义。传统的数字身份认证机制主要包括基于公钥基础设施的身份认证服务和基于Kerberos的身份认证服务，利用可信第三方来进行用户真实身份验证以及数字身份凭证颁发。用户得到可信第三方生成的一对公私钥，利用公钥作为数字身份标识，私钥签名实现数字身份认证。但是这种身份认证方式不可避免地存在第三方不可信、单点故障、身份数据泄露等风险。区块链凭借去中心化、不可篡改、公开可验证等特点提供了更加安全的身份认证机制，能够有效解决传统数字身份认证中存在的诸多问题。

当前基于区块链的数字身份认证机制可以分为两类：去中心化身份认证机制和自主身份认证机制。在去中心化身份认证机制中，与传统数字身份认证机制相同的是也需要可信第三方对用户的身份声明进行验证并产生签名，形成用户的身份凭证，帮助其他用户正确验证该用户身份。不同的是，用户身份凭证不再被中心化机构存储在其数据库中，而是存储在区块链的分布式账本中，有效缓解了中心化存储所带来的单点失效、盗用、篡改等问题。在自主身份认证机制中，用户数字身份由用户自己生成保存，无需任何第三方参与，从根本上提高了用户身份安全。 基于区块链和隐私计算的安全身份认证机制在不影响用户身份认证前提下，增加用户身份敏感信息隐藏保护功能，通常做法是采用非对称加密算法对用户的敏感身份信息进行加密保护，而不是直接存在区块链上。具体的，在去中心化身份认证机制中，用户的身份凭证中通常包含一些不愿意公开的私人信息问题，常用的安全身份认证机制是可信第三方在验证了用户的真实身份后，将用户的敏感身份信息加密后放在凭证中，并将凭证存储在区块链中，既保证用户敏感身份信息不被泄露，又不影响用户数字身份的使用和认证。在必要的时候，还可以解密出用户的真实身份，实现追溯问责。对于自主身份认证机制，常用的安全身份认证机制是用户在生成的凭证中选择性的公开自己某些真实身份信息，利用非对称加密机制将自己不愿意公开的敏感身份信息进行加密隐藏，并将处理后的身份凭证存储在区块链上，提供了更加细粒度的身份隐私保护。