Hydra：区块链机密计算环境通用可信远程证明协议框架

由武汉大学、浙江蚂蚁密算科技有限公司共同研发，提出 Hydra 区块链机密计算环境下通用可信远程证明协议关键构造方法。

该成果受到以下资助：

• 中国网络空间安全协会
• 中国互联网发展基金会
• 第三期网络安全学院学生创新资助计划

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成果简介

Hydra 面向区块链机密计算环境中多类型 TEE 架构并存、证明协议不统一、跨架构互操作验证困难等问题，基于 IETF 远程证明服务标准 RATS，构建了一套通用可信远程证明协议框架。

该框架通过统一设备认证、证明生成、证明验证与链上可信调用流程，实现不同 TEE 架构之间的互操作验证，为数据要素在混合 TEE 环境中的合规、安全流通与价值转化提供技术参考。

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核心工作

通用可信远程证明协议设计

基于 IETF RATS 标准，提出一种面向区块链机密计算环境的通用可信远程证明协议。该协议通过统一设备身份认证与证明验证流程，实现异构 TEE 设备在区块链环境中的可信接入与可验证运行。

该协议具备以下特性：

• 支持不同 TEE 架构之间的互操作验证；
• 支持交互式与非交互式协同证明；
• 具备公共可验证性；
• 具备证据透明性；
• 支持无信任验证；
• 支持 TEE 设备的动态批量添加与删除；
• 支撑混合 TEE 环境下数据要素的合规流通、安全共享与价值转化。

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成果特点

Hydra 的主要创新与优势如下：

特性	说明
通用性	支持多种主流 TEE 架构，适用于异构可信执行环境
互操作性	通过统一远程证明协议实现跨 TEE 架构可信验证
公共可验证性	验证过程可由多方独立完成，降低中心化信任依赖
证据透明性	证明证据与验证结果可链上记录，便于审计与追溯
无信任验证	借助区块链与密码学机制减少对单一验证方的依赖
动态扩展性	支持 TEE 设备批量添加、删除与状态更新
区块链适配性	面向区块链机密计算场景设计，支持智能合约可信调用

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应用价值

Hydra 可为区块链机密计算环境提供统一、可验证、可扩展的可信远程证明支撑，适用于以下场景：

• 区块链节点可信接入；
• 机密计算任务可信调度；
• 数据要素可信流通；
• 多 TEE 架构协同验证；
• 智能合约调用前可信状态确认；
• 设备状态链上透明管理；
• 分布式可信基础设施建设。

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项目结构

• attester：生成设备信息 dev_infor，发送给 verifier；收到 dev_res 后生成 reply 和 sig，发送给 relying-party。
• verifier：持续监听 attester 的连接，接收 dev_infor，生成 dev_res、root 和 verifier 公钥；把 dev_res + public_context 返回给 attester，同时把公开的 root + verifier_pk 发布给 relying-party。
• relying-party：持续监听，接收 verifier 发布的公开上下文，也接收 attester 发来的证据并执行最终验证。

默认地址：

• verifier：127.0.0.1:7001
• relying-party：127.0.0.1:7002

推荐启动方式：打开 3 个 cmd

cmd 1：启动 relying-party

cargo run -p relying-party

cmd 2：启动 verifier

cargo run -p verifier

cmd 3：启动 attester，触发一次完整流程

cargo run -p attester

运行后流程是：

attester -> verifier: dev_infor
verifier -> attester: dev_res + public_context
verifier -> relying-party: public_context(root + verifier_pk)
attester -> relying-party: reply + sig
relying-party: rely_party_verification(&root, &reply, sig, &verifier_pk)

verifier 和 relying-party 都是持续监听的。你可以多次执行 cargo run -p attester，每次都会重新发起一轮认证流程。

自定义端口

relying-party

cargo run -p relying-party -- 127.0.0.1:8002

verifier

第一个参数是 verifier 自己监听的地址，第二个参数是 relying-party 地址：

cargo run -p verifier -- 127.0.0.1:8001 127.0.0.1:8002

attester

第一个参数是 verifier 地址，第二个参数是 relying-party 地址：

cargo run -p attester -- 127.0.0.1:8001 127.0.0.1:8002

通信格式

TCP 采用简单长度前缀帧：

8 字节 big-endian u64 消息长度 + 消息体

其中发给 relying-party 的消息体前 4 字节用于区分消息类型：

• PUBC：verifier 发布的公开上下文 PublicContext
• EVID：attester 发送的证据消息 EvidenceReply + Signature