Multi-Party Computation (MPC) Erklärt

Multi-Party Computation (MPC) Erklärt

Stellen Sie sich vor, Sie und Ihre Freunde möchten das Durchschnittsalter aller in Ihrer Gruppe berechnen, aber niemand möchte sein genaues Alter preisgeben. Das ist die Kernidee von Multi-Party Computation (MPC). Es ist eine Methode, die es mehreren Parteien ermöglicht, gemeinsam eine Berechnung durchzuführen, ohne ihre privaten Daten miteinander zu teilen. Dies ist entscheidend für die Wahrung der Privatsphäre und Sicherheit in einer Welt, in der Datenlecks und Überwachung ständige Bedrohungen darstellen.

Key Takeaway

MPC ermöglicht sichere Berechnungen zwischen mehreren Parteien unter Wahrung der Privatsphäre ihrer individuellen Eingaben.

Mechanik

Im Wesentlichen beinhaltet MPC mehrere kryptografische Techniken, die zusammenarbeiten. Lassen Sie uns die Schlüsselkomponenten aufschlüsseln:

1. Secret Sharing (Geheimnisaufteilung): Dies ist die Grundlage. Daten werden in mehrere „Anteile“ aufgeteilt. Stellen Sie sich das wie ein Puzzlespiel vor, bei dem jede Partei ein Teil erhält. Kein einzelnes Teil offenbart das ganze Bild, aber wenn sie kombiniert werden, rekonstruieren sie die ursprünglichen Daten. Das gebräuchlichste Secret-Sharing-Schema ist Shamirs Secret Sharing. Mit Shamirs Secret Sharing wird ein Geheimnis (wie ein privater Schlüssel) in n Anteile aufgeteilt, und mindestens k Anteile sind erforderlich, um das Geheimnis zu rekonstruieren. Dieses k ist der Schwellenwert, der bestimmt, wie viele Parteien zusammenarbeiten müssen, um das Geheimnis preiszugeben.

   Secret Sharing: Eine kryptografische Technik, die ein Geheimnis in mehrere Teile (Anteile) aufteilt und diese auf mehrere Parteien verteilt. Das Geheimnis kann nur rekonstruiert werden, wenn eine ausreichende Anzahl von Anteilen kombiniert wird.

2. Garbled Circuits (verrauschte Schaltungen): Dies sind ein leistungsstarkes Werkzeug für sichere Berechnungen. Stellen Sie sich eine Schaltung vor, die eine bestimmte Berechnung durchführt (z. B. das Addieren von zwei Zahlen). Eine garbled circuit wandelt diese Schaltung in eine verschlüsselte Form um. Jede Partei hält einen Teil der verrauschten Schaltung, und ihre privaten Eingaben sind ebenfalls verschlüsselt. Sie können dann die verschlüsselte Schaltung auswerten, ohne ihre Eingaben preiszugeben. Am Ende erfahren sie das Ergebnis, ohne andere Eingaben zu erfahren.

3. Homomorphe Verschlüsselung: Dies ermöglicht Berechnungen direkt auf verschlüsselten Daten. Anstatt die Daten zuerst zu entschlüsseln, führen die Parteien die Berechnung in der verschlüsselten Form durch, und das Ergebnis ist selbst ein verschlüsselter Wert. Dies stellt sicher, dass die Zwischenergebnisse nie im Klartext offengelegt werden.

4. Zero-Knowledge Proofs (Zero-Knowledge-Beweise): Diese Beweise ermöglichen es einer Partei, einer anderen zu beweisen, dass eine Aussage wahr ist, ohne Informationen preiszugeben, die über die Wahrheit der Aussage selbst hinausgehen. Beispielsweise kann eine Partei beweisen, dass sie eine Lösung für ein mathematisches Problem kennt, ohne die Lösung selbst preiszugeben. Dies ist besonders nützlich in MPC, um die Richtigkeit von Berechnungen zu überprüfen.

Der Prozess folgt im Allgemeinen diesen Schritten:

• Eingabephase: Jede Partei stellt ihre verschlüsselte Eingabe (oder einen Anteil ihrer Eingabe) dem MPC-Protokoll zur Verfügung.
• Berechnungsphase: Die Parteien führen die Berechnung kollaborativ mit Techniken wie verrauschten Schaltungen oder homomorpher Verschlüsselung durch. Sie sehen die Rohdaten der anderen nicht.
• Ausgabephase: Die Parteien erhalten das Ergebnis der Berechnung. Das Ergebnis ist typischerweise ein einzelner Wert, und keine Partei erfährt die Eingaben der anderen Parteien.

Trading Relevanz

Obwohl MPC die Kursbewegungen von Kryptowährungen nicht direkt beeinflusst, wie beispielsweise eine Bitcoin-Halbierung, hat es erhebliche Auswirkungen auf die Sicherheit und Benutzerfreundlichkeit digitaler Vermögenswerte. MPC wird verwendet, um Krypto-Wallets, institutionelle Verwahrungslösungen und dezentrale Börsen (DEXs) zu sichern.

• Wallet-Sicherheit: MPC-basierte Wallets können private Schlüssel auf mehrere Parteien aufteilen. Dies verringert das Risiko eines Single Point of Failure. Wenn der Schlüssel einer Partei kompromittiert wird, können die Angreifer immer noch nicht auf die Gelder zugreifen. Dies ist besonders wichtig für institutionelle Anleger und große Inhaber digitaler Vermögenswerte.
• Erhöhte Privatsphäre: MPC kann private Transaktionen auf Blockchains ermöglichen. Während Standardtransaktionen auf Blockchains öffentlich sind (obwohl pseudonym), kann MPC verwendet werden, um die beteiligten Beträge und Adressen zu verbergen und so die Privatsphäre zu erhöhen.
• Dezentrale Börsen: DEXs können MPC verwenden, um sicheren und privaten Handel zu ermöglichen. MPC ermöglicht es, Aufträge abzugleichen, ohne die Auftragsdetails der Börse selbst preiszugeben, wodurch das Risiko von Front-Running und anderen böswilligen Aktivitäten verringert wird.

Risiken

Obwohl MPC die Sicherheit erhöht, ist es kein Allheilmittel. Hier sind einige Risiken, die Sie beachten sollten:

• Komplexität: MPC-Protokolle sind komplex zu entwerfen und zu implementieren. Diese Komplexität kann zu Schwachstellen führen, wenn sie nicht richtig durchgeführt werden. Fehler im Code können die Sicherheit gefährden.
• Leistung: MPC-Berechnungen können langsamer sein als Standardberechnungen, insbesondere bei einer großen Anzahl von Parteien oder komplexen Berechnungen. Dieser Leistungsaufwand kann in einigen Anwendungen ein Hindernis für die Einführung darstellen.
• Absprachen: Wenn eine ausreichende Anzahl von Parteien gemeinsame Sache macht (z. B. ihre Geheimnisse teilen), können sie möglicherweise die Privatsphäre der Berechnung gefährden. Der Schwellenwert k beim Secret Sharing ist entscheidend, um dieses Risiko zu mindern. Die Sicherheit hängt davon ab, dass die Teilnehmer ehrlich handeln.
• Gegnerische Angriffe: Böswillige Akteure können versuchen, die Berechnung zu stören, falsche Daten einzugeben oder die Kommunikation zwischen den Parteien zu belauschen. Robuste MPC-Protokolle müssen Sicherheitsmaßnahmen wie Zero-Knowledge-Beweise einbauen, um sich vor solchen Angriffen zu schützen.

Geschichte/Beispiele

MPC hat eine faszinierende Geschichte:

• Frühe Entwicklung: Das Konzept von MPC entstand in den 1980er Jahren, getrieben von dem Wunsch, Berechnungen privat durchzuführen. Die erste Formalisierung von MPC wird oft Andrew Yao zugeschrieben.
• Dänischer Zuckerrübenmarkt: Ein praktisches frühes Beispiel für MPC in Aktion. Im Jahr 2008 nutzte der dänische Zuckerrübenmarkt MPC, um Auktionen sicher durchzuführen, sodass die Teilnehmer bieten konnten, ohne ihre Gebote gegenseitig preiszugeben.
• Kryptowährungs-Wallets: Der Aufstieg von Kryptowährungen hat die Entwicklung und Einführung von MPC beflügelt. Unternehmen wie Fireblocks und ZenGo bieten MPC-basierte Wallets an, die eine erhöhte Sicherheit für digitale Vermögenswerte bieten.
• Institutionelle Verwahrung: MPC wird zunehmend in institutionellen Verwahrungslösungen für Kryptowährungen verwendet und bietet sichere Speicherung und Verwaltung großer digitaler Vermögenswerte.
• Dezentrale Finanzen (DeFi): MPC wird in DeFi-Anwendungen wie DEXs und Kreditplattformen erforscht, um die Privatsphäre und Sicherheit zu verbessern.

MPC ist ein sich ständig weiterentwickelndes Feld. Mit dem Fortschritt der kryptografischen Techniken und der zunehmenden Rechenleistung können wir mit einer breiteren Akzeptanz von MPC in einer wachsenden Anzahl von Anwendungen rechnen, was dazu beiträgt, Daten zu sichern und die Privatsphäre in der gesamten digitalen Landschaft zu wahren.