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TEE极简介绍

Trusted Execution Environment(TEE)，中文翻译为“可信执行环境”，是近些年隐私计算方面提出的一个“比较新”的概念（早在2006年ARM就提出了类似TEE的TrustZone概念），不过直到最近几年，Intel SGX技术的推广应用才让TEE备受瞩目。尽管只言片语中看起来TEE只是隐私计算的一部分，但得益于其可以形成极高安全性的代码执行空间，在区块链领域可以有效解决智能合约执行时的代码泄露等问题，因此许多区块链项目开始研究并探索TEE的实际应用。考虑到这门较新的技术，中文网络上鲜有对它的简单介绍，这里我们就稍稍了解下什么是TEE，以及TEE应用方面的代表技术Intel SGX。
01
什么是TEE？
TEE可信执行环境是芯片层面上单独划分出来的一片“区域”，这片区域并不一定会占有芯片的物理位置，也许只是在逻辑上占用了一定的执行空间。这片空间，在Intel SGX中被称作Enclave，而在ARM TrustZone中则被称为Secure World。这片区域负责为代码的执行和数据的储存提供一个更加安全的地方，以此确保其机密性和不可篡改性。
TEE极简介绍
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在没有TEE的情况下，芯片执行代码，要么将代码储存在芯片内部缓存中，要么储存在芯片外部的“内存”或者硬盘里。但不论是在缓存还是内存，所有的代码和执行过程都能被其它程序所读取，这就导致代码执行不存在隐私性，这对于某些需要隐藏代码以及代码流程的应用而言相当致命。而TEE通过在芯片层面为代码执行提供一片独立区域，这片独立区域无法从软件和硬件层面被其它程序所获取，以此确保了在这片区域中执行的代码的机密和安全。
TEE这种不受外部影响的代码执行区域，通过将敏感信息，例如支付密码放入到TEE中，密码的验证通过TEE提供的接口进行，这样只要TEE内部的数据没有被覆盖，或者包含TEE的芯片没有被丢失，TEE就可以一直提供支付密码的验证，而支付密码却几乎不能被外界的程序所获取。另一方面，TEE也会定期通过API接口提供数据完整性证明，确保外部环境能够得知TEE内部的所储存的值没有发生变化。
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如果要形象地说，TEE就像是一座大使馆。我们以设立在美国的中国大使馆为例子，大使馆作为一片界外域，美国可以看到中国大使馆所做的任何事情，包括销毁资料等，但却无法得知大使馆销毁资料的详细信息，并且也无权去干涉大使馆的一切行为。
02
Intel SGX
Intel SGX（Intel Software Guard Extensions）是Intel提供的TEE实现，由于过去十年Intel在市场上的主流位置，Intel SGX也自然而然地成为了最常用的TEE方案之一。在SGX中，用于执行代码的TEE环境被称为Enclave（飞地），在Enclave中的数据可以确保其机密性和完整性；而Intel也提供了一个用于验证某个结果是否由SGX所执行出来，以此确保恶意者伪装成SGX来窃取信息；最后SGX方案提供了更广阔的安全边界，内存数据，包括Bios都无法获取到SGX中的加密数据。
除了Intel SGX外，几乎所有主流的芯片企业都提供了TEE解决方案。在ARM中是TrustZone方案，而在AMD中则是 PSP方案。其它手机端芯片例如联发科，高通等也广泛采取了TEE技术。
03
Wisdom Chain能用吗？
答案是肯定的。
TEE技术作为一种隐私技术，同样适用于通过加密学确保隐私的区块链领域。在Wisdom Chain中，尽管采用了混合共识获得了更高的交易处理效率，但只要作为一个去中心化网络，对于保存全局账本的区块链节点而言，产块节点越多，网络的效率反而会下降（因为网路全体状态同步时间延长），也就是经典的CAP定理。不过，使用TEE技术，可以将一部分的事务执行以加密代码形式注入到TEE空间中，这样全网就可以省略掉对TEE执行步骤的验证，甚至在极度乐观情况下也可以省略对结果的验证，这样就可以弥补网络产块节点数量上升带来的效率下降问题。
此外，由于TEE也可以机密地执行智能合约，将TEE引入Wisdom Chain还能让其具备隐私计算的能力，不仅代币交易可以获得隐私，事务的执行逻辑和过程也能确保隐私，并且这个隐私对于利益相关方是可验证的。通过TEE，Wisdom Chain也能成为一个拥有极高隐私能力的公有链。
但是，TEE并非是一个没有缺点的技术。首先，目前最广泛采用的Intel SGX方案，除了更换设备需要大量成本外，由于需要对SGX进行验证，而验证却是向由Intel所维护的中心服务器发起，这显然是不满足区块链“去中心化”理论的行为，且这种方式还存在中间人攻击和Intel作恶的风险。其次，TEE的空间有限，这导致TEE无法执行非常复杂的事务逻辑，像Uniswap类交易所就很难迁移到单个TEE环境中；最后，目前常用的TEE方案，各个可信空间之间是无法相互通信的，如何跨设备进行TEE通信还需要等待技术人员的努力。
不过，可以肯定的是，未来将会有更多的区块链项目采取TEE方案来保护隐私，TEE方案更是已经在手机上推广应用了。TEE在区块链领域的大规模应用也不会只是纸上谈兵了。
作者：Cyan
责任编辑：Wozxd
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