蚂蚁集团：可信密态计算白皮书_48页_7mb
报告摘要
可信密态计算白皮书总结
核心内容
本白皮书由蚂蚁科技集团股份有限公司编写，旨在阐述可信密态计算（TECC）技术的背景、架构、安全机制、性能表现及未来发展方向，为数据要素市场的安全、高效发展提供技术支撑。
主要观点
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数据安全是关键
数据作为第五大生产要素，其流通必须确保安全。明文流通方式存在数据泄露风险，而密态数据流通能有效保障数据安全，是数据要素市场发展的必然趋势。 -
TECC 是密态时代的核心技术
TECC 结合可信环境与密码协议，实现数据在密态形式下的安全计算，同时兼顾性能、成本、适用性与可靠性，是解决当前数据流通安全问题的最佳方案之一。 -
密态时代的发展阶段
密态时代将经历三个阶段：计算密态化、大数据密态化和数据要素密态化。每个阶段有不同的技术需求和挑战。 -
TECC 技术架构
TECC 采用分层架构，包括参与方层、调度管理层、分布式计算层、运行环境层、数据层和硬件层，支持灵活的数据处理和计算模式。 -
安全机制全面覆盖
TECC 通过数据血缘、权限管理、安全编程语言、形式化验证、多级可信环境等手段，有效缓解了恶意攻击、软件漏洞、硬件漏洞和环境安全等多方面的风险。 -
性能接近明文计算
TECC 利用内网高带宽、轻量级密码协议、并行化技术等手段，实现接近明文计算的性能，适用于大规模数据处理和机器学习等场景。 -
适用性与成本可控
TECC 支持多种安全等级和成本模式，允许用户在性能和成本之间进行权衡，适用于不同场景下的数据流通和计算需求。 -
推动数据要素市场发展
TECC 为数据要素市场提供安全可靠的基础设施，有助于降低数据准入门槛、促进数据资源开放、提升数据流通效率和安全性。
关键信息
- 数据安全与隐私保护：数据的密态流通是解决数据泄露和滥用问题的关键手段。
- 技术融合：TECC 融合了可信计算、密码协议和全栈可信技术，形成综合性的安全计算方案。
- 性能表现：TECC 能够在分钟级完成亿级数据的隐私求交、千万级数据的隐私机器学习训练、5000万行数据的密态排序。
- 安全性保障：通过数据血缘、权限管理、安全编程语言、形式化验证、防窃启机箱、远程验证等技术，实现对数据和代码的全面保护。
- 适用性扩展：支持任意多参与方、任意数据分割形式，能够适配隐私求交、隐私保护机器学习、密态数据分析等多种应用场景。
- 成本控制：设备成本增加不到一个数量级，且支持时分复用，降低整体成本。
- 未来发展方向：TECC 将继续优化密码协议、提升 TEE 能力、促进技术体系融合、推动密态生态发展。
TECC 架构与实现
系统结构
- 参与方层：包括数据提供方和数据使用方，支持任意数量和数据分割形式。
- 调度管理层：负责数据分片的调度、容量评估、健康检查和扩缩容。
- 分布式计算层：使用密码协议完成目标计算，包括 PSI、机器学习、数据分析等。
- 运行环境层：提供安全隔离环境，如 TEE、软件可信、全栈可信等。
- 数据层：使用密态胶囊封装数据、权限和血缘，确保数据在脱离提供方后仍受严格管控。
- 硬件层：包括 TEE 环境（如 SGX、HyperEnclave）、高性能网络设备和计算设备。
安全设计
- 权限设计：实现持有权、使用权、经营权的分离，通过数据血缘和权限管理实现精细化管控。
- 防范恶意运营方：通过可信计算技术、密钥保护、远程验证等手段，防止数据泄露和滥用。
- 缓解软件漏洞：采用 Rust 语言和形式化验证，确保内存安全和密码实现一致性。
- 缓解硬件漏洞：通过密态数据不作为地址或分支判断依据，降低侧信道攻击、MDS 攻击等风险。
- 全栈可信：结合防窃启机箱、TPM 验证、TEE 技术等，构建多层次的安全防御体系。
性能保障
- 内网带宽优势：内网带宽可达 25Gbps 甚至 100Gbps，显著提升计算性能。
- 轻量级密码协议：相比 MPC、FL 等，TECC 使用轻量级密码协议，降低计算复杂度。
- 并行化技术：支持计算与交互的并行化，提升整体计算效率。
可靠性与成本
- 可靠性保障：支持数据中心级灾备，可靠性可达 $99.99% - 99.999%$。
- 成本控制：设备成本增加有限，支持时分复用，公网交互成本低。
应用示例
- 隐私求交：支持高效、安全的隐私集合交集计算，如联合营销中的用户 ID 求交。
- 隐私保护机器学习：支持 XGBoost 等模型的训练和预测，确保数据不泄露。
- 密态数据分析：支持 pandas、SQL 等常用数据分析工具，提供原生接口，实现密态计算。
- 综合性密态数据中心：支持数据跨域流动、多方数据融合计算，保障数据安全与可控。
TECC 未来发展方向
- 技术演进：优化密码协议，提升 TEE 能力，支持异构 TEE 和 GPU 等硬件加速。
- 技术体系融合：将现有计算生态中的底层算子替换为 TECC 版本，保持接口一致，提升适用性。
- 促进密态生态发展：推动数据要素市场发展，完善数据产业链，提升数据流通透明度。
结论
可信密态计算（TECC）是一项综合性的隐私计算技术，具有高安全性、高性能、高适用性和低成本等优势。它为数据要素市场的发展提供了坚实的技术基础，有助于实现数据安全流通和高效利用。未来，TECC 将持续优化，推动隐私计算技术体系的融合与密态生态的完善，助力数字经济的高质量发展。
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