什么是公開可驗證計算

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隨著云計(ji)(ji)(ji)算(suan)和(he)(he)分布式計(ji)(ji)(ji)算(suan)的(de)(de)普及(ji)，個人和(he)(he)企業越來越多地將(jiang)數(shu)據和(he)(he)計(ji)(ji)(ji)算(suan)任務外(wai)包給第三方(fang)。外(wai)包帶來了效率和(he)(he)成本的(de)(de)優勢，但也(ye)產生了數(shu)據安全(quan)和(he)(he)計(ji)(ji)(ji)算(suan)正確性的(de)(de)隱患。公(gong)開可驗(yan)證(zheng)計(ji)(ji)(ji)算(suan)（Publicly Verifiable Computation，PVC）技術(shu)旨(zhi)在解決這些問題，讓數(shu)據提供方(fang)在不泄露敏感數(shu)據的(de)(de)前(qian)提下，在有限的(de)(de)成本內(nei)驗(yan)證(zheng)外(wai)部/外(wai)包計(ji)(ji)(ji)算(suan)的(de)(de)正確性。本文將(jiang)介紹公(gong)開可驗(yan)證(zheng)計(ji)(ji)(ji)算(suan)的(de)(de)概念、原理以及(ji)其在實際中的(de)(de)應用。

關鍵技術背景

公(gong)開可驗(yan)證計(ji)算通常依(yi)賴于多種密碼學技術(shu)：

• 零知識證明（Zero-Knowledge Proofs）：允許計算方向驗證方證明某個「陳述」是正確的，但這個過程中不泄露任何有關「陳述」的信息。
• 同態加密（Homomorphic Encryption）：允許計算方對加密數據進行計算，從而保護用戶數據的隱私。
• 交互式證明系統（Interactive Proof Systems）：通過一系列的交互步驟，計算方向驗證方證明其擁有某些「知識」或能夠執行某些「計算」。

公開可驗證計算的工作原理

公開可驗(yan)證(zheng)(zheng)計(ji)算(suan)的(de)(de)核心思想是通過(guo)(guo)數學(xue)和密碼學(xue)的(de)(de)算(suan)法，生成關于(yu)所執(zhi)行計(ji)算(suan)的(de)(de)證(zheng)(zheng)明(ming)Proof。這(zhe)個證(zheng)(zheng)明(ming)可以(yi)由任何第三方驗(yan)證(zheng)(zheng)，不需要訪問(wen)原始數據或執(zhi)行完整的(de)(de)計(ji)算(suan)，且驗(yan)證(zheng)(zheng)過(guo)(guo)程(cheng)的(de)(de)時間(jian)(jian)/空間(jian)(jian)開銷明(ming)顯(xian)低于(yu)計(ji)算(suan)源數據本身(shen)。工作過(guo)(guo)程(cheng)可大致分為以(yi)下(xia)步驟：

1. 準備階段：數據提供方準備數據和計算任務，并對其進行加密處理，生成特定的計算任務和驗證參數。
2. 計算階段：計算方/第三方接收加密的數據和計算任務，執行復雜計算任務，并生成一個包含計算過程/結果正確性證明的輸出。
3. 驗證階段：數據提供方或任何第三方，使用驗證參數/標簽Verify對服務器返回的證明進行驗證，以確保計算結果的正確性。

應用場景

公(gong)開可(ke)驗(yan)證計算存在多領域應用場景：

• 云計算安全：用戶可以驗證云服務器返回的計算結果，無需擔心云服務提供商的內部安全問題或外部攻擊。
• 區塊鏈和智能合約：在區塊鏈網絡中驗證復雜計算的正確性，而不需要所有參與節點重復執行相同的計算。
• 外包計算：計算方可以提供計算過程/結果和驗證證明，委托方可以快速驗證這些過程/結果的正確性而無需重復執行復雜的計算任務。