ABE密碼學(xué)與區(qū)塊鏈結(jié)合的價值在哪里

區(qū)塊鏈技術(shù)具備篡改難度高、使用成本低的優(yōu)點(diǎn)，本應(yīng)成為各行各業(yè)的重要助力。然而，各參與方擔(dān)心自己的數(shù)據(jù)外泄，成為區(qū)塊鏈應(yīng)用過程中的主要難題。

在現(xiàn)有技術(shù)中，ABE為這個難題提供了一個可行的解決方案。通過ABE，區(qū)塊鏈中數(shù)據(jù)所有權(quán)將得到有效保護(hù)，鏈上數(shù)據(jù)依舊為參與者本人所有，外人無法控制。

那么，什么是ABE？它能如何完善區(qū)塊鏈呢？本文旨在對此作出探討。

作為國內(nèi)外研究的重點(diǎn)領(lǐng)域，計(jì)算機(jī)界關(guān)于密碼學(xué)的研究熱度一直居高不下。有“計(jì)算機(jī)諾貝爾獎”之美譽(yù)的圖靈獎，其得主大半都是來自于加密領(lǐng)域。

在外界看來，密碼學(xué)同量子力學(xué)一樣，屬于一門高深莫測的學(xué)問。但實(shí)質(zhì)上，不同于量子力學(xué)的原理較為復(fù)雜抽象，密碼學(xué)基本原理并不難懂，其問題多可以歸結(jié)為求解一個數(shù)學(xué)求解問題。也就是說，密碼問題，通常是數(shù)學(xué)問題。

ABE、屬性、策略

首先，ABE是什么？

從定義來講，ABE是基于屬性的加密，即（Attribute-Based Encryption）。與RSA、IBE（基于身份加密）等加密方式相比，其最大的不同點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)了一對多的加解密。也就是說，ABE不需要像其他加密方式那樣，每次加密都必須知道接受者的身份信息，當(dāng)用戶擁有的屬性符合加密者所描述的策略時，用戶就可以解密。

這里提到了屬性一詞。那么，屬性指的是什么呢？

屬性可以理解為一個對象具有的某些特征。舉個例子，Jacky Li是A大學(xué)信息安全學(xué)院的教授，那么“A大學(xué)”，“信息安全學(xué)院”以及“教授”就是ABE中刻畫Jacky Li這個人的多個屬性，多個不同的屬性，可以構(gòu)成不同的屬性集合。在此基礎(chǔ)上，策略實(shí)際即是由屬性及它們間關(guān)系所組成的一個邏輯表達(dá)式。

倘若拋開嚴(yán)謹(jǐn)?shù)亩x，用一句話說明ABE公鑰加密算法，其實(shí)就是看屬性集合與策略是否匹配密碼要求的一個游戲。

了解數(shù)字貨幣的朋友，對公鑰和私鑰的概念大體不會陌生。用銀行卡作類比的話，我們可以近似的把公鑰理解為銀行卡號，把私鑰理解為銀行卡密碼，用戶通過私鑰來嘗試解密密文。

在ABE中，我們?nèi)趸€這一概念，稱之為公共參數(shù)（public parameter）。屬性集合則被嵌入到私鑰中，如果用戶擁有的屬性可以與密碼要求的策略匹配成功，那么就可以成功解密啦！

來看一個例子

現(xiàn)有一條密文策略規(guī)定：參與X課題 or（信息安全學(xué)院 and A大學(xué)and 教授）。

這條策略表達(dá)的含義是，唯有X課題組的成員或A大學(xué)信息安全學(xué)院的教授才能滿足要求進(jìn)行解密。現(xiàn)在有三個用戶，分別是A大學(xué)信息安全學(xué)院的Alan教授，A大學(xué)經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院的Black教授，B大學(xué)參與X課題的Charles教授。

三個用戶中，Alan的屬性集合{計(jì)算機(jī)學(xué)院，A大學(xué)，教授}滿足要求，Charles的屬性{參與X課題}也滿足要求，但是Black的屬性不能滿足要求。所以Alan和Charles解密成功，而Black解密失敗。

KP-ABE 與 CP-ABE

目前，實(shí)現(xiàn)ABE的方案主要有CP-ABE（密文策略ABE）和KP-ABE（秘鑰策略ABE）。二者最大的分別在于策略和屬性的匹配方式上。

所謂CP-ABE，指的是策略嵌入在密文中，屬性集合嵌入到密鑰中，當(dāng)且僅當(dāng)屬性能夠滿足策略時可以解密。而KP-ABE是指，策略嵌入到密鑰中，屬性集合嵌入到密文中。

雖然在結(jié)構(gòu)上，二者具有明顯的對偶關(guān)系，但在實(shí)際使用中，二者的應(yīng)用場景卻有著明顯的不同。CP-ABE由于策略嵌入密文中，這就意味著，數(shù)據(jù)擁有者可以通過設(shè)定策略去決定擁有哪些屬性的人能夠訪問這份密文，也就相當(dāng)于對這份數(shù)據(jù)做了一個加密訪問控制。

CP-ABE的應(yīng)用場景一般是公有云上的數(shù)據(jù)加密存儲與共享，而KP-ABE的應(yīng)用場景則更加偏向于付費(fèi)視頻網(wǎng)站、日志加密管理等等。

與區(qū)塊鏈怎么結(jié)合

目前，從宣傳來看，如簽名、加密等技術(shù)與區(qū)塊鏈相結(jié)合，已經(jīng)不是一件很稀奇的事，很多團(tuán)隊(duì)都在宣稱將各種新技術(shù)加進(jìn)自己的區(qū)塊鏈產(chǎn)品中。尤其是此前牛市的時候，幾乎一條新技術(shù)結(jié)合的新聞就能帶來一輪猛漲。

但事實(shí)上，僅把技術(shù)與區(qū)塊鏈結(jié)合并不困難，問題在于結(jié)合以后究竟有沒有價值呢？

任何新技術(shù)加進(jìn)來之后，其價值最終還是要?dú)w到對鏈本身有所優(yōu)化上，不能加進(jìn)某個新技術(shù)之后，對鏈本身沒什么影響，甚至還拖慢了性能。即便知名度高如以太坊，圍繞著分片技術(shù)進(jìn)行了多次的討論與升級，結(jié)果也始終差強(qiáng)人意。

因此，Trias鏈設(shè)計(jì)的重點(diǎn)放在研究其實(shí)現(xiàn)難度以及可能存在的問題上，比如共識算法的優(yōu)化、效率的提升、區(qū)塊如何設(shè)計(jì)等，重點(diǎn)在于找準(zhǔn)他們的重點(diǎn)場景、真實(shí)場景，而非僅僅作為噱頭來展示。

這是很有遠(yuǎn)見的做法。我們常說，“磨刀不誤砍柴工”，在任何一項(xiàng)技術(shù)與區(qū)塊鏈的結(jié)合之前，都要進(jìn)行反反復(fù)復(fù)的探討和可行性驗(yàn)證，而具體實(shí)現(xiàn)已經(jīng)是相對往后的步驟了，倉促上馬的產(chǎn)品，其實(shí)際效果很難得以保證。

如某知名大嘴曾站臺的一系列項(xiàng)目，一度搞出金光閃閃的噱頭，但是其產(chǎn)品卻始終不盡如人意，營銷雖好，但瘸了一條腿，跑的終歸快不了。

價值，在于隱私性

目前，Trias正在深化推進(jìn)ABE在各領(lǐng)域的可行性價值研究。Trias認(rèn)為，ABE密碼學(xué)與區(qū)塊鏈結(jié)合的要義在于隱私性。

我們知道，區(qū)塊鏈的一大特點(diǎn)在于數(shù)據(jù)共享，這本是區(qū)塊鏈的一大優(yōu)點(diǎn)。然而，在實(shí)際應(yīng)用中，很多參與者的數(shù)據(jù)很涉及機(jī)密，數(shù)據(jù)所有者并不樂意把自己的數(shù)據(jù)公開出來。

比如在金融領(lǐng)域。數(shù)據(jù)上鏈可以提高數(shù)據(jù)本身的安全性，也有利于監(jiān)管機(jī)構(gòu)從區(qū)塊鏈中調(diào)取數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)管，這些我們都知道了。但是為什么金融領(lǐng)域的區(qū)塊鏈應(yīng)用遲遲推進(jìn)不下去呢？一個亟待解決的重要問題是，金融公司本身不愿意將數(shù)據(jù)存在鏈上。因?yàn)檫@些數(shù)據(jù)都是相當(dāng)敏感且重要的，一旦數(shù)據(jù)外泄，會帶來不小的損失。

而ABE則有利于解決這個問題。通過ABE，金融公司可以將自己的數(shù)據(jù)加密后傳到鏈上。由于數(shù)據(jù)全程都是密文，鏈上其他人拿到的都只是亂碼，拿到了也沒有用。

與之相對，金融公司自身可以控制誰能對數(shù)據(jù)進(jìn)行訪問，只需要把數(shù)據(jù)訪問的權(quán)限交給監(jiān)管機(jī)構(gòu)和與之有數(shù)據(jù)合作的伙伴即可。

傳統(tǒng)的加密方式是將數(shù)據(jù)加密后，將秘鑰發(fā)送給各個需要訪問數(shù)據(jù)的機(jī)構(gòu)，這種方式效率雖然比較高，但是一旦秘鑰外泄，無法斷定是哪一個機(jī)構(gòu)作為。相比起傳統(tǒng)的加密，ABE的好處很明顯，因?yàn)槊恳粋€機(jī)構(gòu)的屬性不盡相同，其秘鑰也不盡相同，一旦我把秘鑰泄露給外界，很容易就被追查得到。

當(dāng)然，目前外界對ABE了解不多，人們很不愿意去相信不熟悉的東西，這是任何新技術(shù)誕生之后但會面臨的窘境。如何制定相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)并讓各行業(yè)從業(yè)者了解到ABE的價值，還需要一段時間去解決。

來源： TRIAS