 文 | 史中 昨天，我的一位女票在公司客串了一天红娘。 起因是一个资深小鲜肉想要让她帮忙介绍个姑娘。她把鲜肉的照片挂在朋友圈，于是引发了大量小姐姐好奇。 于是，信息交换量像火山一样迅速喷发以至于场面一度失去控制。小鲜肉和小姐姐纷纷给“红娘”发私信。到这为止剧情都很烂俗，但是骚操作紧接着来了。 他们的诉求很有意思： 小姐姐的诉求：在不把我的身高、体重、家庭背景、经济状况、性格特点暴露给小鲜肉的前提下，了解他的身高、体重、家庭背景、经济状况、性格特点是否和我匹配。 小鲜肉的诉求：在不把我的身高、体重、家庭背景、经济状况、性格特点暴露给小姐姐的前提下，了解她的身高、体重、家庭背景、经济状况、性格特点是否和我匹配。  后来她搞了一个模板，让所有人填写 “红娘”（也就是我女票）问：我把你们微信交换一下，你们自己聊行不？Ta 们同时开心地表示：不行。于是，所有的信息必须汇集到红娘身上，再由她来统一判断，她为此忙了一天，连自己的工作都没顾得上打理。 晚上，女票跟我吐槽，没想到人心如此复杂：“左右两边都想保护自己的隐私，同时还都想知道别人的隐私。” 我推了一下眼镜，平静地说：这是个典型的“私有集合求交”问题。 女票说：“纳尼？求交？” 没错，今天的故事，就从这个“求交”问题说起。  “私有集合求交”，是不久前另一位帅哥在采访中告诉我的，他就是百度安全实验室的 Dingelish。（Dingelish 文能起笔安天下武能上马定乾坤，上得厅堂下得厨房，已婚勿念，女粉止步，恕不奉送照片。） 他研究的项目叫做 Rust SGX。没错，这个“每个字母都认识但合起来完全不明白什么意思”的项目，正是用来辅助解决“红娘难题”的。 所以各位腰间盘同志请坐好，我们开始学突出！ 一、几个有趣的问题 他给我讲了几个既有趣又尴尬的场景。 1）富二代王XX和李XX，有一天在 KTV 里和妹子探讨人生的时候，突发奇想要比比谁更有钱。但是出于隐私考虑，他们又都不愿告诉对方自己有多少钱，这怎么办？ 2）打扑克的时候，A手里有23456，B手里有45678，他们都不想让对方看自己的牌，却想知道彼此的牌有哪些是重复的（456）。这又怎么办？  也许你已经明白了，“富二代斗富难题”、“比较手牌难题”和“红娘难题”本质上是一样的，这就是之前说的“私有集合求交问题”。 我猜有人已经恍然大悟，明白了这个问题的普遍性，有的童鞋可能还懵着。你可能会问，这算啥破问题，富二代比有钱跟我的生活有毛关系吗？我可以负责任地告诉你，不仅有关系，关系比你想得更深。在文章最后，我会举几个让你大吃一惊的例子，这里先卖个关子。 现在我们讨论，这样的问题怎么解？ Dingelish 说，有两种方法： 1）使用数学方法。  这种方法叫做“多方安全计算”。 这个方法可以参考中美科学院双料院士，计算机泰斗姚期智早年提出的“乱码电路”理论。简单来说就是进行一系列复杂的运算，最终把两个数据变得亲妈都不认识，在比较出大小的同时，又不暴露原始的数据。 这种计算方法适用范围有限，到现在为止都是密码学专业模式研究的问题。原谅中哥不是霍金，真的科普不动。但是有一点是确定的： 这种操作计算特别复杂，要耗费巨大的算力，巨长的时间和巨多的钱，所以不适合富二代在 KTV 里吹牛这个场景。（当然在很多其他场合也不适合） 2）利用“可信第三方”。  这种问题还有个简单的方法。找一个面似包公，样貌可靠的姑娘，然后两个人都把自己有多少钱告诉她（是要打开银行账户给人家看的那种，不是空口吹牛），姑娘摸着良心判断一下谁有钱，就行了啊。 你看，在最开始的“红娘问题”中，红娘就承担了这个“中间人”的角色。 扯了这么多，我其实是为了介绍，在你们每个人的电脑中，那块 Intel 芯片里，其实都有一个公正的“红娘”。这就是 Intel 的 SGX 技术。 二、SGX 技术 在网络世界里，与一个程序相关的角色有两个：1）程序开发者；2）程序使用者。 他们是一对天生冤家： 使用者怕开发者拿走自己的隐私数据，转手卖掉； 开发者怕使用者盗走自己的关键参数，转手盗版。 总之，麻杆打狼——两头怕，经常吵得不可开交。 这时候，Intel 就挺身而出： 灯，等灯等灯，既然你们大家都喜欢在电脑上用我的芯片（不喜欢也没别的选），那不如我来帮你们做个“红娘”：软件可以把核心参数加密，秘钥放到 Intel 芯片里，用户也可以把核心数据加密，秘钥也放到芯片里。 这就是大名鼎鼎的 SGX 技术。  Intel：SGX 了解一下？ 这就等同于一个黑盒子，允许在两方互不接触的情况下，完成合作。从本质上说，Intel 充当了“可信第三方”。  八路军和乡绅在进行“袖里吞金”的议价活动， 如果此时有 Intel 作为中间人， 就会顺利很多。。。 举个小栗子： 如果评选当今世上最不互相信任的一对 Partner，当选第一名的估计是：云计算厂商和它上面的用户。 如果把云计算服务商比作一个五星级宾馆，那么它的客户就是租用房间的客人。 客人担心宾馆工作人员私自进屋偷东西； 宾馆担心用户在屋子里搞破坏。 而 Intel SGX 就解决了这个问题。它就像房间里的保险箱，房客自由设置保险箱的密码，即使酒店工作人员偷偷打开房门，他们也打不开这个保险箱；而这个保险箱足够小，只能放一些文件（数据），藏不了冲锋枪手榴弹之类的杀伤性武器，所以不会对酒店造成威胁。  酒店房间中的保险箱。 大概就是这样， 灵魂画手中哥尽力了。。。 怎么样，技术之美感觉到了么？ OK，明白了 Intel SGX ，本期节目到此结束。 等等，好像忘记说今天的主要内容了。那百度安全实验室研究的 Rust SGX 到底是什么呢？ 三、Rust SGX 其实，SGX 技术固然好，但它并不是无懈可击： 1、稍微多说一句，SGX 的加密功能，不是由软件实现的，而是由硬件电路实现的。用他们程序员的黑话就是被“拍在电路板上”的，相当于把一种技能写进了 CPU 的基因里，安全性很高。 2、硬件是安全了，但如果跑在 SGX 里面的软件本身有漏洞，那之前所有的努力不就白搭了么？  我再用五星级宾馆给你举个例子： 你入住了五星级宾馆。你不相信宾馆的工作人员，于是把秘密文件放在了房间的保险柜里，自己设置了密码。但是，一个间谍已经先你一步，在房间里藏了一枚摄像头。你从保险柜里拿出文件查看的时候，头顶的摄像头已经拍下了秘密文件上的每一个字。可谓钳工进气。。。  在赛博世界，这个间谍正是通过软件漏洞进来的。如果硬件极其安全，而软件不安全，这就像吃鸡的时候遇到了猪队友，纵然你落地八倍镜，他也能分分钟保你成盒。 你可能会说，让程序员编一个没有漏洞的程序不就行了嘛？ 我给你讲个故事：晋惠帝执政时，全国爆发饥荒，善良的皇帝问：“百姓无粟米充饥，何不食肉糜？” 实际上，C/C++语言和漏洞永远是“相爱相杀”的。 虽然 C 语言最为流行广泛，但它也更为自由。这就像我们日常用口语交流，经常有误会产生。举个例子。A说，我的头像牛逼吗？B说，像。 因此在 C 语言环境下，要想写出完全没有漏洞的程序，确实非常困难。那么，这个世界上有没有比较严谨一点的语言呢？ 候选人有三位：谷歌几位大神开发的 Go 语言，火狐核心团队提出的 Rust 语言，还有苹果推出的 Swift 语言。 三种语言：Rust Go 和 Swift 2016年底的时候，经过各种严格的“血检尿检胸透核磁共振”，几位大神觉得还是 Rust 抗蹂躏性更好，更适合这个需要绝对安全的场景。 因为 Go 语言在处理程序并发上有优势，但它的底层调度机制相当复杂，完整的安全性能移植进 SGX 需要长期投入的成本太大，而且 Go 不适合被第三方程序作为库来调用； Swift 语言目前与 Object C 语言耦合太紧，还不够稳定； Rust 的内存管理模式很新，不仅严格保障内存安全，还不依赖于“内存清理机制”（GC），在底层场景里更有优势。总之，Rust 写出来的东西没有溢出，是很优雅的语言。 Dingelish 说。 举个例子，你是没办法用 Rust 写出一个带有“心脏滴血”漏洞的 TLS 协议的，因为根本编译不过去。 （有关 Rust 内存安全性，可以参考我之前对 OASES 其他技术的介绍：《MesaLock Linux：能用在黑匣子里的操作系统是什么样？》《一把锁的传奇——从 OpenSSL 到 MesaLink》 ） 彼时，Intel 已经自己给程序员们提供了一套使用C语言编写 SGX 的开发套件，但百度安全实验室决定给普天之下的程序员们开发一套用 Rust 编写 SGX 程序的开发套件：Rust SGX！ Rust SGX 在 GitHub 上的主页 回忆起往事，这个“移植”工作，做起来比说起来难多了。“几十万行代码，估计我们写不出来，即使写出来，也不知这种冷门的语言有没人用。”这种自暴自弃甚至就是他们 2016年刚开始做 Rust SGX 时的心态。 但是随着他们一天天死磕，慢慢深入理解了 Rust 语言和 Intel SGX 的真谛，发现Rust 和 SGX 竟然像初恋一样，充满酸酸甜甜的美好滋味了。而与此同时，全球使用 Rust 语言做开发的社区，突然像 TNT 爆炸那样膨胀了起来。 在一次基因组大数据的竞赛上（iDASH），有一组选手使用百度安全的 Rust SGX 的开发环境编写了一个基因组分析程序。现场 Intel 的工作人员大吃一惊。纳尼？一个中国公司，不远万里帮助我们搞出了一套 Rust SGX 的开发环境，这是什么精神？这是国际主义的精神，这是共产主义的精神。 Intel 十分感动，把 Rust SGX 的链接直接挂到了自己官网上。 software.intel.com/en-us/sgx 这“妙手回春”的锦旗一挂不要紧，全球的开发者都像发现了宝贝，跑到 Github 上来围观。很多人都跃跃欲试，想用 Rust SGX 开发自己的安全程序。 四、把 Rust SGX 变成现实有多难呢？ 把 Rust SGX 变成码农们喜闻乐见的开发工具，起码要翻三座大山： 1）SGX 中的数据，其实分了可信区域和不可信区域。 打个比方：如果你是个处女座的人，桌子上的东西必须按顺序摆放，凡事有条有理，但你难免和不严谨的同学同事合作，所以你必须能在脑海中，分清哪些数据是自己的“可信区域”，哪些数据是别人的“不可信区域”。 所以，Rust SGX 实际上就要给程序员提供这两种能力。不仅需要提供可信区域的 SDK，还需要提供不可信区域的 SDK，这就使得工作量变大很多。 2）然而，Intel 本身的帮助文档，就有很多不清晰的地方。 我觉得，用 Rust 写一遍 SGX 的 SDK，大概相当于用山西话翻译了一遍英文圣经。你既然要做翻译，首先你得明白人家上帝究竟是怎么想的。这需要对 Intel SGX 的技术实现有非常深刻的理解。边猜边蒙直至深刻地理解那些 Intel 大牛写的 SGX 代码，这是非常考验人的。 结果一年下来，百度安全这些小哥眼睛都绿了，但成果斐然。这么说吧，他们研究 SGX 的时候，还顺便帮 Intel 发现了不少程序里的 bug，可见下了多深的功夫 。 3）最难得的是，他们还为开发者搞了很多便利的工具。 比如，除了 libc和libstd，他们还开发了很多第三方库。而且，他们还用 Rust 重写了无敌的编译器 WebAssembly。 重写这些辅助工具，其实会耗费很多时间。但是，平心而论，越是方便，才越会让更多的程序员加入用 Rust 开发软件的行列。 这就是 Rust 语言的核心会议之一 RustFest 现场 五、一个有关“信任”的未来世界 很多人说，隐私和易用性是一对天然的矛盾。 你有没有过类似的纠结： 当你使用地图软件导航的时候，你想让它给你推荐最佳路线，却不想让它知道你常去的地方。 当你使用点评软件找饭店的时候，你想让它帮你找到适合你口味的饭店，却不想让它记录你去过哪些馆子。 你想让电商平台给你推荐适合的衣服，却又不想让他们掌握你的购物记录。 人性虽然不完美，但你总要选择信任一个人。 Dingelish 说，所有这些非信任状态下的协作，都可以通过一个“可信第三方”来解决。而目之所及，全球范围内适用性最广的，公信力最好的，只有 Intel SGX，而在 SGX 中，最可信的开发环境就是 Rust SGX。 虽然 Intel 在 2016年才正式推出 SGX 技术，但是所谓“可信第三方”的模式，几乎每个人都体验过： 拿出你的手机，用指纹或者人脸解锁。 在这一瞬间，你就已经利用了“可信第三方”技术。因为，你的指纹和人脸这类敏感信息，就是存在了手机处理器中的一个独立区域。这个区域的所有数据都是加密的，而且不对外提供，它只能做一件事，就是“验证”： 验证现在的指纹和预先录入的指纹是否一致，验证现在的人脸和预先录入的人脸是否一致。一致就打开手机，否则不开。就是这么简单。 在整个过程中，你不用信任手机厂商，手机厂商也不用信任你，但你们仍然能在零点一秒内达成合作——把屏幕解锁。这是因为你们都信任一个人——芯片厂商。（当然在 iPhone 中，手机厂商和芯片厂商都是一个人。。。） 在 iPhone 中， 你的指纹、人脸信息， 都存在芯片里这个叫 Secure Enclave 的地方。 Dingelish 认为： 1、信任这个词，说到底还是需要有人为此负责。 2、所以在现有科技条件下，信任一个最有公信力的第三方，是最好的选择。 3、在全球 PC/服务器 生态里，人们最信任 Intel，也只能信任 Intel。 就在不久前，2018年5月，Rust SGX 发布了 1.0.0 版本，集合了常用的开发库和第三方工具，已经正式“开门迎客”了。 需要强调一下的是，Rust SGX 是一个完全开源的免费软件，所以开发者可以直接登录 GitHub 来使用。 1、从公开信息来看，有很多著名的区块链项目已经采用了 Rust SGX 来编辑他们的智能合约机制。 2、在 GitHub 的页面上，也可以看出这个项目有很多活跃的分叉，被改造用于不同的场景。 3、这个项目已经获得了三百多颗星星，在我写这篇文章的时候，只比 Intel 原生的 SGX 项目差四颗星星。（如果你忍不住想帮他们点个赞，这里是 Rust SGX 的 GitHub 链接：https://github.com/baidu/rust-sgx-sdk） 在未来，我们很可能生活在这样的世界里： 1、 每一辆车上，都搭载了人工智能自动驾驶系统，但是这些系统需要不同的路况数据来改进自己。这样，每两辆汽车错车的时候，他们就可以利用“第三方隐私保护技术”进行数据交换运算，在不拿到对方车辆具体的行驶数据的情况下，可以学习到对方的驾驶经验。 2、 每个人，都携带一个信誉分数。你的驾驶习惯决定了你的车险保费，你的消费习惯决定了你的信用卡额度，你的收入情况决定了你是否可以免押金入住宾馆。而这些，都需要征信公司根据你的记录计算。于是，一个利用“第三方隐私保护技术”开发的软件可以在不泄露你财务信息的情况下，替你算出信誉分数，从各个方面方便你的生活。 3、 每个人都能通过全基因组测序，获知自己容易罹患的疾病。你可以放心地把自己的全部基因数据，交给基因测序机构，他们在“第三方隐私保护环境”中开发的软件下对你做基因检测。这就保证了你的基因数据绝对不会泄露的同时，机构还给出了对你的诊断。 如此想象，数不胜数。我相信这不是脑洞，而是未来。我们要做的，只不过是找到一条通往未来的更平稳的路。 百度安全的 Rust SGX，可能就是这样一种尝试。 对啦，再说一句，我和百度安全实验室的小哥们关系挺好的。他们都是操守满满的技术宅，会试着用自己的技术想办法帮助智能硬件生态解决问题。所以欢迎大家支持他们。 另，题图取自一部经典的电影，各位老司机可以猜猜是哪部。 |
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