Taxa用可信硬件构建Layer2链下网络，兼顾高性能和隐私保护

伴随着 DeFi 的兴起，以太坊的性能弊端暴露无遗，各类扩容解决方案也受到市场关注。

早在 2018 年，Odaily星球日报就接触了一家名为 Taxa Network 的 Layer2 解决方案。Taxa Network 把智能合约的执行由链上变为链下，并引入可信计算技术，实现了高性能，强隐私的智能合约。

4 月 13 日下午，Taxa Network 联合创始人 TF Guo 做客超话社区，详解 Taxa 如何用可信硬件构建layer2链下网络，解决性能和隐私痛点。

TF Guo 介绍了过去两年 Taxa 在技术、研发方面的最新进展：

2020年launch了测试网及Alpha版主网，目前已经支持单次请求8MB数据量和30秒执行时间的tService运行在Taxa Network上（百倍于链上合约的时间和空间资源）。

发布Pyxa，一套在安全和隐私方面实现了诸多改进，移植于TEE的Python执行环境，并支持了数学运算，密码学和区块链相关的Python库。可以让用户像开发web服务一样开发tService。

我们发布了客户端SDK，允许用户使用开发者友好的环境编写dApps并与Taxa Network交互。

“2021年，产品上我们将加入更多对跨链功能的支持（如整合Polkadot），引入更多的开发者工具（如Web3 SDK，支持基于浏览器的tService），并持续在功能维度对tService进行垂直扩展（完成更多Python库的移植，支持更多使用场景）。而2021的重点更多会放在生态上：引入dApp开发者，开放对矿工节点/矿池的支持。以及启动相应的激励计划。”TF Guo 表示。

以下为社群对话实录，由Odaily星球日报整理

Odaily星球日报：Taxa应该算是Odaily星球日报的老朋友了，早在2018年就入局如今大火的Layer2赛道。鉴于很多用户对Taxa并不熟悉，先请您给我们详细介绍一下项目（成立背景、定位、宗旨等）。

TF Guo：Taxa Network（https://taxa.network）是具备TEE（可信执行环境）、兼容多个区块链平台的基础架构。可实现高性能、隐私保护、开发者友好的智能合约，即Taxa可信服务（Trusted Services, 简称tServices）。Taxa Network的定位，是区块链分层设计中的中间件组件。 

Taxa提供的核心价值是：

性能：以太坊的“世界计算机”概念深入人心，但“计算”其实是区块链非常不擅长的一件事。共识机制需要所有节点执行同样的运算，使得链上的时间和空间资源非常昂贵。任何复杂的业务逻辑和运算，任何的批量数据输入，都会导致高昂的gas，甚至不可能完成。（想象一下，如同我们用今天的web后端服务具备的时间和空间资源来要求智能合约）

隐私：隐私其实是个和区块链设计理念背道而驰的功能。区块链是为了透明性（transparency）而设计的，而非隐私性（confidentiality）。这同样是因为共识机制，所有的状态必须在整个网络或shard复制。难以保证隐私。

Taxa Network的设计理念是，把智能合约的业务逻辑放在链下执行，实现高性能，隐私保护的tService。只有当tService需要生成最终的状态转换时，才需要生成链上交易。Taxa Network和区块链的关系，类似“后端”和“数据库”的关系。

Odaily星球日报：Taxa的定位是帮助公链带来更多的落地应用，但从目前来看，落地最好的应该算是联盟链。Taxa有考虑过改变方向吗，为什么？您对未来公链落地前景如何看待？

TF Guo：首先，DeFi和NFT，在我们看来就是公有链领域的落地应用。公有链瞄准的并不仅是旧的应用场景，而是创造全新的需求和场景。企业应用和联盟链是用新技术解决旧问题；公有链是新技术解决新问题。

其次，Taxa并不局限于任何一类区块链，目前只要支持验证ECDSA签名的区块链，都可以和tService通信。在企业应用场景，Taxa还支持公有云（Azure）快捷部署可信计算节点，提供可编程的可信计算服务。

总结一下，公有链和联盟链面向完全不同的应用场景。通过底层架构的创新带来新的公有链应用，是Taxa未来最看好的方向。

Odaily星球日报：由于以太坊的性能问题越来越突出，目前 Layer2 概念大热，涌现出大量的解决方案，包括路印、Matic、OMG等等。与这些竞品相比，Taxa有哪些差异化的优势？

TF Guo：大部分Layer 2面向的是链上交易，将交易处理迁移至链下，提升区块链网络的性能，而Taxa是专注于提升智能合约本身的性能及隐私。

把“状态转换”过程放到链下TEE中，而只把最终的状态转换结果写回链上，这个和其它Layer 2项目过程一致。但设计目标不同，Taxa是为了提升整个区块链架构的可开发性、隐私计算性能而产生的，是对Layer 2重大且亟需的扩展。

Odaily星球日报：Taxa的一大亮点是通过可信计算（TEE）进行隐私保护，能否介绍其具体实现手段？

TF Guo：TEE技术解决的是隐私计算问题：如何把隐私数据交给你不信任的人运算，还能保证包括运算提供者在内的人无法窃取隐私，并且证明对方诚实的执行了代码，诚实的反馈了正确结果？（在链上的智能合约，共识机制可以保证后两点，但会牺牲隐私和性能）

如果用一个词来概括这个技术，就是“隔离”。我们通过建立一个硬件层面完全封闭的环境，来确保执行流程的保密及不可干扰。如果你把一个节点想象成一个屋子，那么TEE技术实现的是屋子里创造一个保险柜 （”enclave”）。即便是房子的主人，也无法读取保险柜里面正在运算的机密数据，或者干涉运算的过程。It’s sealed against the owner.

用户可以和保险柜直接建立一个加密的链接（原理类似我们常用的HTTPS），而节点作为用户和enclave的中间人，无法获得任何明文信息。同时，我们有一个叫做“attestation协议”的流程，可以确保用户是在和一个可信环境而不是模拟器在通信（原理类似你可以在HTTPS中确定你在上真的淘宝而不是伪造的），也可以确保可信环境中跑的是你想要的代码。

总结一下：通过对TEE的使用，Taxa可以做到1）验证节点运行的是完好的TEE环境（而非模拟器）。2）节点作为运算提供者，无法读取用户提交的隐私数据。3）节点无法篡改运算过程及结果。4）用户可验证节点执行的就是自己想要的代码。

Odaily星球日报：关于隐私保护，目前业内提到最多的一种解决方案应该是零知识证明。Taxa所使用TEE与零知识证明相比，有哪些异同和创新点吗？

TF Guo：我们从隐私性、运算性能、可开发性、信任假设等几个指标来对比ZK和TEE技术。

二者都属于隐私计算领域的技术，都具备隐私保护功能。

ZK在区块链隐私问题中最常见的应用zk-SNARKs，特点是证明者和验证者无需交互、轻量级的验证，适合于验证链上交易这种相对固定的运算逻辑。但如果把ZK用于通用型计算，引入图灵完备的开发语言，那么性能便难以兼顾。

区块链常用的ZK实现如Groth16，每执行一个新的运算逻辑都需要经过“可信设置”（Trusted Setup）初始化证明电路。此流程消耗大量运算资源，和逻辑的复杂性正相关。为了避免被单一参与方操纵，通常会进行一个多方参与的“仪式”来完成可信设置。无需可信设置的ZK协议仍处于早期，同样伴随着较大的型能开销。 

TEE技术，以SGX为例，优点是兼顾隐私运算性能和可开发性。TEE的原理很直观，制造一个硬件层面隔离的环境（“enclave”），用户首先验证环境的完整性（“remote attestation协议”），接着和enclave建立加密通信并且输入隐私数据，执行enclave中的运算代码（对Taxa节点而言，指的是Pyxa引擎及其加载的tServices代码）。而运算本身，是用CPU原生的指令集完成的。为实现隐私而额外付出的性能开销极小。

具体测试数据可参考Taxa网站上的白皮书，和直接执行原生代码的运算效率几乎在同一量级。

总结一下，ZK能够保证隐私，并且保证只基于数学的信任假设，挑战在于兼顾性能和可开发性。适合用于保护交易隐私。TEE能够最好地兼顾隐私、性能、可开发性，但要引入额外的信任假设。适合高性能，高可开发性的通用型隐私计算。两种技术没有优劣之分，各有适用场景。

Odaily星球日报：听了您对Taxa性能和隐私保护的介绍，我想大家最好奇的问题莫过于，Taxa究竟可以在哪些场景应用，能否请您详细介绍一下？

TF Guo：tService的高性能，强隐私可以带来很多的dApp可能性：

通用类的隐私合约：

百万富翁问题，“Hello World”版tService （https://docs.taxa.network/getting-started ）：姚期智教授提出的隐私计算问题，两个人比一比谁的身价更高，但不会泄漏每个人具体的身价。只需十几行代码。

“查找共同联系人”，进阶版tService：两个人将私有通信录输入tService，利用tService的隐私和数据处理能力，找到共同好友且不泄漏其它信息，无需中间人。

“ETHtorrent”（https://devpost.com/software/ethtorrent ）：使用了tService的匹配BT种子源和下载者，使得种子源无法被全部看到，保护多方隐私。

GameFi：

“囚徒博弈”（https://devpost.com/software/sweepstake）：交互式+隐私保护的囚徒博弈游戏。

多人扑克类游戏：信息非对称类游戏在链上实现通常较为复杂。而Taxa Network的隐私和交互式设计将为GameFi领域带来新的可能性。 

DeFi应用（即将放出详细介绍）：

混币器：类似tornado.cash的混币应用。相比基于零知识证明的实现，tService支持更加复杂的混币逻辑，且无需“可信设置仪式”。

Token原子交换：tService作为一个可信第三方，可实现包括NFT在内的跨链资产的原子交换。

钱包应用：TEE可以管理密钥，允许用户通过更加友好的方式管理钱包，同时不会失去对钱包密钥的所有权。

企业领域：

协作计算：在密封环境中基于各种数据源进行分析/人工智能，而不会造成数据泄漏。

供应链：允许内部和外部客户对您的供应链活动进行可追溯和可修改的日志。

身份验证：仅将敏感的身份数据和凭据授权给受信任方可证明的用途。

数字版权管理：将数字财产（如敏感数据）的所有权和使用权分开。

Odaily星球日报：如今去中心化金融（DeFi）蓬勃发展，Taxa 对未来去中心化应用有哪些设想？

TF Guo：除了上述那些应用，我们相信未来的dApp会更多的采用分层架构，将状态与逻辑分离。Layer1将专注实现可扩展性，并存储不可篡改，永久存在的状态；而Layer2将实现前者不擅长的功能，如高性能，强隐私的业务逻辑。

Taxa的愿景和Web3的发展也是紧密相连的，“去中心化互联网”的理念：让每一个人真正掌握自己信息和资产的所有权，已深入人心。以太坊提供了基础的经济体系和价值传输系统。一些先驱项目如IPFS，已经实现了去中心化的静态内容分发。而Web3还有另一块基石是缺失的：动态服务应用。现在的web3生态就如同互联网早期，我们已经有了HTTP和FTP，有了HTML。但web应用的爆发，是在Apache/PHP等技术兴起后才出现的。Taxa Network的目标，便是成为web3服务的基础架构，为更多杀手级的去中心化应用提供架构基础。 

Odaily星球日报：过去两年，Taxa在技术、研发方面有哪些新的进展？2021年有哪些新的规划？

TF Guo：我们已经在2020年launch了测试网及Alpha版主网，目前已经支持单次请求8MB数据量和30秒执行时间的tService运行在Taxa Network上（百倍于链上合约的时间和空间资源）。

我们发布了Pyxa，一套在安全和隐私方面实现了诸多改进，移植于TEE的Python执行环境，并支持了数学运算，密码学和区块链相关的Python库。可以让用户像开发web服务一样开发tService。

我们发布了客户端SDK，允许用户使用开发者友好的环境编写dApps并与Taxa Network交互。

2021年，产品上我们将加入更多对跨链功能的支持（如整合Polkadot），引入更多的开发者工具（如Web3 SDK，支持基于浏览器的tService），并持续在功能维度对tService进行垂直扩展（完成更多Python库的移植，支持更多使用场景）。

而2021的重点更多会放在生态上：引入dApp开发者，开放对矿工节点/矿池的支持。以及启动相应的激励计划。

Odaily星球日报：能否介绍下的Taxa治理代币TXT及其经济模型？TXT在项目生态中的应用场景和价值体现是什么？能否介绍一些TXT未来上所计划？

TF Guo：Taxa Token(TXT)，是一种跨链资产，可通过bridge在链之间转换。token作用：

1）对节点运营商的挖矿奖励。

2）节点staking，同时用于管理节点行为和服务质量的押金。

3）tServices的价值交换媒介，可作为基于不同区块链上的dApps的通用代币。

上所具体安排将近期在官方渠道发布。

Odaily星球日报：对于开发者以及矿工，Taxa将采取哪些激励措施？

TF Guo：将有一系列计划来培养Taxa的开发者和矿工社区。 Taxa开发者激励计划将奖励开发者启用Taxa平台进行开发，而Taxa矿工激励计划将使运营Taxa节点的矿工获得Taxa代币。详情请关注我们blog：https://medium.com/taxanetwork。

Odaily星球日报：目前Taxa获得了哪些机构投资？有哪些应用以及合作伙伴？

TF Guo：投资人代表（A-Z）：Alpha币基金/ Amino资本/ BA资本/ BAI /链基金/ FBG资本/ FreeS基金/ GBIC / IOSG Ventures / LinkVC / Nirvana资本/ Node资本/ UpHonest资本/ WXY Group / ZMT资本

生态合作：Taxa与ETHGlobal、Polkadot、Nervos等多个一流区块链项目多次合作了开发者社区活动，并与一系列优秀Layer 1 项目建立了生态伙伴关系。 

Odaily星球日报：关于Taxa团队，我们了解到您本人从16岁起变成为白帽子黑客，2014年入局区块链行业。能否详细介绍一下您和其他创始成员的背景情况？

TF Guo：先说说这个项目是怎么开始的。

从高中开始，一直在研究安全。在2013年接触比特币之前，曾在DEFCON黑客大会上接触过密码朋克cypherpunk们的文化，某人的一句话印象给我非常深：公钥加密算法，能“坚如磐石”的确保我们对虚拟资产的拥有权，而无需任何中心化的权威承认。

所以看到比特币和区块链我马上就喜欢上了，眼看着上面那句话被应验。而且，一步步看着它的价值被承认。

而以太坊通过智能合约让这个世界多了一个维度：规则。带来了全新的应用。第一次见到了通过技术手段，无需可信第三方来建立信任的途径。

而这和我做的安全其实是一脉相承的：我们检测漏洞和恶意软件的技术，其实为的也是让用户能够通过某个认证，来放心的使用一个软件或服务。本质上，都是在降低建立信任的成本。

然而没有隐私的信任，能做的事情便受到局限，技术的广泛应用还差很多基础架构的功能补充。Taxa Network是出发于我对安全技术的理解。用可信计算技术带给区块链架构的补足。

现在的Taxa是一个全球分布式的团队，由连续创业者、研究员、工程师、品牌传播和运营专业人士组成，拥有安全和科技公司的行业经验，如Palo Alto Networks、Symantec、Amazon、VMWare、Splunk、Dell等，及一流的教育背景，如斯坦福大学、加州大学伯克利分校、哥伦比亚大学等。这其中有精通SGX的C/C++大牛，有在一线云厂商工作过多年的架构专家，有在Youtube开直播频道写代码的极客，有精通Python底层的资深开发者，有精通隐私计算和密码学的安全专家，也有14年起在硅谷布道比特币时认识的志同道合的区块链创业者。

社群提问 1：Taxa需要矿机做隐私计算吗？或者进行pow挖矿嘛？

TF Guo：Taxa是使用CPU挖矿。和提供hash power的PoW不同，Taxa Token是通过执行有意义的运算（即：运行tService）来获取token的。目前市面上已有不少TEE项目挖矿模式的先例，比如Chainlink的Linkpool。

社群提问 2：Taxa的智能合约是用什么语言写的？Python？

TF Guo：是的，我们移植了一套在安全和隐私方面实现了诸多改进，移植于TEE的Python环境 - Pyxa，Python的优势在于功能，可以通过持续扩充第三方库（如密码学，区块链相关的库）来扩展tService支持的应用场景。

社群提问 3：公链的赛道目前过于拥挤，而社区的增长程度不及公链数量，请问如何在这激烈的公链大战获得社区（开发者&用户&投资者）的青睐？

TF Guo：Taxa并非公链，而是兼容多种架构的layer2。我们和公链并非竞争关系，而是合作关系。通过分层架构，Taxa Network会和公链共建生态。