محاسبات امن چند طرفه

مقدمه

محاسبات امن چند طرفه (Secure Multi-Party Computation یا به اختصار MPC) یک حوزه تحقیقاتی در رمزنگاری است که به چندین طرف اجازه می‌دهد تا یک تابع را به صورت مشترک بر روی داده‌های خصوصی خود محاسبه کنند، بدون اینکه هیچ یک از طرفین داده‌های دیگر طرفین را آشکار سازند. به بیان ساده‌تر، MPC به افراد اجازه می‌دهد تا با هم کار کنند و نتیجه‌ای را به دست آورند، در حالی که اطلاعات فردی آن‌ها مخفی می‌ماند. این فناوری کاربردهای گسترده‌ای در زمینه‌های مختلف از جمله مالی، بهداشت و درمان، انتخابات، حریم خصوصی داده‌ها و یادگیری ماشین دارد.

چرا به محاسبات امن چند طرفه نیاز داریم؟

در دنیای امروز، بسیاری از سناریوها وجود دارند که در آن‌ها نیاز به همکاری بین چندین طرف برای انجام یک محاسبه خاص داریم. با این حال، اغلب این طرفین تمایلی به به اشتراک‌گذاری داده‌های خصوصی خود با یکدیگر ندارند. به عنوان مثال:

**تجزیه و تحلیل داده‌های پزشکی:** چندین بیمارستان ممکن است بخواهند داده‌های بیماران خود را برای انجام تحقیقات پزشکی ترکیب کنند، اما نمی‌خواهند اطلاعات خصوصی بیماران را با یکدیگر به اشتراک بگذارند.
**مزایده‌های آنلاین:** شرکت‌کنندگان در یک مزایده ممکن است بخواهند قیمت پیشنهادی خود را بدون آشکار کردن آن به سایر شرکت‌کنندگان، با قیمت‌های پیشنهادی دیگران مقایسه کنند.
**یادگیری ماشین فدرال:** چندین سازمان ممکن است بخواهند یک مدل یادگیری ماشین را به صورت مشترک آموزش دهند، بدون اینکه داده‌های خود را به یک مکان مرکزی منتقل کنند.
**تشخیص کلاهبرداری:** بانک‌ها ممکن است بخواهند تراکنش‌های مشکوک را با یکدیگر مقایسه کنند، بدون اینکه اطلاعات مربوط به حساب‌های مشتریان خود را به اشتراک بگذارند.

MPC راه حلی برای این مشکلات ارائه می‌دهد و امکان انجام این محاسبات را بدون به خطر انداختن حریم خصوصی فراهم می‌کند.

مفاهیم کلیدی در محاسبات امن چند طرفه

**طرفین (Parties):** شرکت‌کنندگان در پروتکل MPC. هر طرف داده‌های خصوصی خود را دارد.
**تابع (Function):** محاسبه‌ای که طرفین می‌خواهند به صورت مشترک انجام دهند.
**ورودی‌های خصوصی (Private Inputs):** داده‌هایی که هر طرف به عنوان ورودی به محاسبه ارائه می‌دهد.
**خروجی (Output):** نتیجه محاسبه که به طور مشترک توسط طرفین به دست می‌آید.
**امنیت (Security):** تضمین اینکه هیچ یک از طرفین اطلاعاتی در مورد ورودی‌های خصوصی دیگر طرفین به دست نمی‌آورد، به جز آنچه از خروجی محاسبه قابل استنتاج است.
**مدل‌های تهدید (Threat Models):** فرضیه‌هایی در مورد توانایی‌های هکرها و رفتارهای مخرب طرفین.

مدل‌های امنیتی در محاسبات امن چند طرفه

MPC بر اساس مدل‌های امنیتی مختلفی پیاده‌سازی می‌شود که هر کدام ویژگی‌ها و محدودیت‌های خاص خود را دارند. برخی از رایج‌ترین مدل‌ها عبارتند از:

**مدل نیمه صادق (Semi-honest Model):** در این مدل، فرض بر این است که طرفین پروتکل را به درستی دنبال می‌کنند، اما ممکن است سعی کنند از خروجی محاسبه برای به دست آوردن اطلاعات در مورد ورودی‌های دیگر طرفین استفاده کنند. این ضعیف‌ترین مدل امنیتی است، اما معمولاً برای پیاده‌سازی پروتکل‌های MPC ساده‌تر است.
**مدل مخرب (Malicious Model):** در این مدل، طرفین می‌توانند پروتکل را به طور دلخواه دستکاری کنند و سعی کنند اطلاعات بیشتری از آنچه مجاز است به دست آورند. این قوی‌ترین مدل امنیتی است، اما پیاده‌سازی پروتکل‌های MPC در این مدل معمولاً پیچیده‌تر و گران‌تر است.
**مدل فعال (Active Security):** در این مدل، پروتکل MPC می‌تواند در برابر حملات فعالانه طرفین مخرب مقاومت کند.
**مدل غیرفعال (Passive Security):** در این مدل، پروتکل MPC فقط در برابر حملات غیرفعالانه طرفین نیمه صادق مقاومت می‌کند.

پروتکل‌های رایج محاسبات امن چند طرفه

تعدادی پروتکل MPC مختلف وجود دارد که هر کدام بر اساس اصول و تکنیک‌های متفاوتی ساخته شده‌اند. برخی از رایج‌ترین پروتکل‌ها عبارتند از:

**گیتز-یائو (GMW):** یک پروتکل MPC مبتنی بر مدارات بولی که در مدل نیمه صادق امن است.
**بی‌زِی‌یو (BGY):** یک پروتکل MPC مبتنی بر رمزنگاری همومورفیک که در مدل نیمه صادق امن است.
**شمر (Shamir's Secret Sharing):** یک تکنیک تقسیم راز که برای ساخت پروتکل‌های MPC استفاده می‌شود.
**یادگیری ماشین امن چند طرفه (Secure Multiparty Machine Learning):** پروتکل‌هایی که امکان آموزش و استفاده از مدل‌های یادگیری ماشین را بر روی داده‌های توزیع شده و خصوصی فراهم می‌کنند.
**محاسبات مبتنی بر رمزنگاری کاملاً همومورفیک (Fully Homomorphic Encryption - FHE):** اگرچه از نظر محاسباتی سنگین است، اما امکان محاسبه بر روی داده‌های رمزگذاری شده بدون نیاز به رمزگشایی را فراهم می‌کند.

کاربردهای محاسبات امن چند طرفه

همانطور که قبلاً ذکر شد، MPC کاربردهای گسترده‌ای در زمینه‌های مختلف دارد. برخی از کاربردهای خاص عبارتند از:

**تبادل ارز دیجیتال (Cryptocurrency Exchange):** MPC می‌تواند برای ایجاد صرافی‌های ارز دیجیتال امن‌تر و خصوصی‌تر استفاده شود.
**احراز هویت چند عاملی (Multi-Factor Authentication):** MPC می‌تواند برای ایجاد سیستم‌های احراز هویت چند عاملی که حریم خصوصی کاربر را حفظ می‌کنند، استفاده شود.
**رای‌گیری الکترونیکی (Electronic Voting):** MPC می‌تواند برای ایجاد سیستم‌های رای‌گیری الکترونیکی که امن، شفاف و قابل اعتماد هستند، استفاده شود.
**تجزیه و تحلیل ریسک مالی (Financial Risk Analysis):** MPC می‌تواند برای تجزیه و تحلیل ریسک مالی بدون به اشتراک‌گذاری اطلاعات حساس با رقبا استفاده شود.
**مشارکت در تحقیقات علمی (Scientific Research Collaboration):** MPC می‌تواند به محققان اجازه دهد تا با یکدیگر همکاری کنند و داده‌ها را تجزیه و تحلیل کنند، بدون اینکه اطلاعات خصوصی را به اشتراک بگذارند.
**بهداشت و درمان:** به اشتراک گذاری داده های پزشکی برای تحقیقات بدون نقض حریم خصوصی بیمار.
**تبلیغات خصوصی:** هدف قرار دادن تبلیغات بدون ردیابی کاربران.

چالش‌های محاسبات امن چند طرفه

MPC هنوز با چالش‌های متعددی روبرو است که مانع از پذیرش گسترده آن می‌شود. برخی از این چالش‌ها عبارتند از:

**عملکرد (Performance):** پروتکل‌های MPC معمولاً از نظر محاسباتی سنگین هستند و می‌توانند کند باشند.
**مقیاس‌پذیری (Scalability):** مقیاس‌بندی پروتکل‌های MPC برای تعداد زیادی از طرفین می‌تواند دشوار باشد.
**پیچیدگی (Complexity):** پیاده‌سازی و پیکربندی پروتکل‌های MPC می‌تواند پیچیده باشد.
**استانداردسازی (Standardization):** فقدان استانداردهای مشترک برای MPC می‌تواند مانع از قابلیت همکاری بین سیستم‌های مختلف شود.
**هزینه (Cost):** پیاده سازی و نگهداری سیستم های MPC می تواند پرهزینه باشد.

آینده محاسبات امن چند طرفه

با وجود چالش‌های موجود، MPC یک حوزه تحقیقاتی فعال و امیدوارکننده است. پیشرفت‌های اخیر در رمزنگاری، سخت‌افزار و الگوریتم‌ها منجر به بهبود عملکرد و مقیاس‌پذیری پروتکل‌های MPC شده است. انتظار می‌رود که در آینده، MPC نقش مهم‌تری در حفاظت از حریم خصوصی و امنیت داده‌ها در دنیای دیجیتال ایفا کند.

تحلیل فنی و استراتژی‌های مرتبط

**رمزنگاری همومورفیک (Homomorphic Encryption):** یک تکنیک رمزنگاری که امکان انجام محاسبات بر روی داده‌های رمزگذاری شده را بدون نیاز به رمزگشایی فراهم می‌کند. این یک روش کلیدی برای پیاده‌سازی MPC است.
**تقسیم راز (Secret Sharing):** یک تکنیک تقسیم داده‌ها به قطعات متعدد به طوری که هیچ قطعه‌ای به تنهایی اطلاعاتی در مورد داده اصلی ارائه نمی‌دهد.
**اثبات دانش صفر (Zero-Knowledge Proofs):** یک روش رمزنگاری که به یک طرف اجازه می‌دهد تا به طرف دیگر ثابت کند که اطلاعاتی را در اختیار دارد، بدون اینکه اطلاعات را آشکار کند.
**برنامه‌ریزی مدار (Circuit Programming):** تبدیل تابع مورد نظر به یک مدار بولی برای پیاده‌سازی در پروتکل‌های MPC.
**بهینه‌سازی پروتکل (Protocol Optimization):** بهبود عملکرد و کارایی پروتکل‌های MPC از طریق تکنیک‌های مختلف.

تحلیل حجم معاملات و پذیرش فناوری

در حال حاضر، بازار MPC در مراحل اولیه خود قرار دارد، اما انتظار می‌رود که در سال‌های آینده به سرعت رشد کند. افزایش نگرانی‌ها در مورد حریم خصوصی داده‌ها و امنیت سایبری، تقاضا برای راه‌حل‌های MPC را افزایش می‌دهد. چندین شرکت در حال حاضر در حال توسعه و ارائه محصولات و خدمات MPC هستند.

**تحلیل بازار:** گزارش‌های تحلیل بازار نشان می‌دهند که بازار جهانی MPC در سال ۲۰۲۳ حدود ۱.۵ میلیارد دلار بوده است و پیش‌بینی می‌شود تا سال ۲۰۲۸ به بیش از ۵ میلیارد دلار برسد.
**روندهای فعلی:** استفاده از MPC در بخش مالی، بهداشت و درمان، و دولتی در حال افزایش است.
**رقابت:** رقابت در بازار MPC در حال افزایش است، با شرکت‌های بزرگ و استارت‌آپ‌ها در حال تلاش برای توسعه راه‌حل‌های نوآورانه.
**استراتژی‌های ورود به بازار:** شرکت‌ها می‌توانند با ارائه راه‌حل‌های MPC سفارشی برای نیازهای خاص مشتریان، یا با ارائه پلتفرم‌های MPC به عنوان سرویس (MPCaaS) وارد بازار شوند.
**تاثیرات احتمالی:** پذیرش گسترده MPC می‌تواند منجر به افزایش اعتماد به فناوری و افزایش همکاری بین سازمان‌ها شود.

لینک‌های مرتبط

پلتفرم‌های معاملات آتی پیشنهادی

پلتفرم	ویژگی‌های آتی	ثبت‌نام
Binance Futures	اهرم تا ۱۲۵x، قراردادهای USDⓈ-M	همین حالا ثبت‌نام کنید
Bybit Futures	قراردادهای معکوس دائمی	شروع به معامله کنید
BingX Futures	معاملات کپی	به BingX بپیوندید
Bitget Futures	قراردادهای تضمین شده با USDT	حساب باز کنید
BitMEX	پلتفرم رمزارزها، اهرم تا ۱۰۰x	BitMEX

به جامعه ما بپیوندید

در کانال تلگرام @strategybin عضو شوید برای اطلاعات بیشتر. بهترین پلتفرم‌های سودآور – همین حالا ثبت‌نام کنید.

در جامعه ما شرکت کنید

در کانال تلگرام @cryptofuturestrading عضو شوید برای تحلیل، سیگنال‌های رایگان و موارد بیشتر!

محاسبات امن چند طرفه

فهرست