作者：Whynona & Jake Koch-Gallup，Messari研究分析師；翻譯：金色財經xiaozou
1、摘要
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Nillion已與Virtuals、NEAR、Aptos、Arbitrum、Ritual、io.net和Meta等公司達成合作。
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包括nilAI、nilVM、nilDB和nilChain在內的一套應用工具為開發人員提供了跨AI、醫療保健和DeFi等領域創建隱私保護應用程式所需資源。
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該網路利用隱私增強技術（PET）編排——包括多方運算（MPC）、同態加密和零知識證明技術——促進其去中心化基礎設施中的安全資料計算和儲存。
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Nillion的驗證者計畫已涵蓋約50萬名驗證者，他們積極為網路做出貢獻，共同處理了約1.95億個Secret，保護了約1,050 GB的資料安全。
2、簡介
一直以來，處理高價值資料（例如密碼、個人化人工智慧、醫療保健資訊和生物辨識技術）既不安全又效率低。雖然加密技術保護了儲存資料的安全，但它需要對運算進行解密，然後重新加密，從而帶來了漏洞和延遲風險。雖然區塊鏈技術分散了交易和資料管理，但它並沒有從本質上解決加密資料安全計算的挑戰。這個約束限制了可以在Web3中安全建置的應用程式的類型。
Nillion透過啟用無需解密的資料傳輸、儲存和運算來解決這些限制，從而確保敏感資訊在整個生命週期中保持隱私和安全。這種方法稱為盲計算（Blind Compute），它分散了信任，並將去中心化網路用例擴展到以前未觸及的「空白」領域，如私有AI代理、私有LLM推理和其他安全數據要求的行業。透過使用先進的隱私增強技術（PET），如多方計算（MPC）、全同態加密（FHE）和可信任執行環境（TEE）， Nillion允許資料在計算過程中保持加密狀態。
3、背景
Nillion網路成立於2021年，提供了一種創新方式來處理跨分散式系統的私有數據，而不會影響安全性或效率。在nilVM、nilDB、nilAI和nilChain等應用框架的支援下，Nillion為開發人員提供了跨AI、DeFi和資料儲存等領域建立隱私保護應用程式的工具。
專案團隊包括前Hedera SPV合夥人、高盛銀行家Alex Page（執行長）；Hedera共同創辦人、Reserve創始行銷長Andrew Masanto（首席策略長）；Indiegogo創辦人Slava Rubin（首席品牌長）；擁有30多項資料優化專利的Miguel de Vega博士（首席科學家）；Uber創始工程師Conrad Whelan（創始首席技術長）；耐吉前創新主管Mark McDermott（營運長）；Hedera早期資深副合夥人、前UBS和Rothschild銀行家Andrew Yeoh（行銷長），等等。
該團隊自成立以來已從包括Hack VC、Hashkey Capital、Distributed Global和Maelstrom在內的投資者收集了5000萬美元的私募融資。
4、技術
Nillion Network是一個去中心化基礎設施，旨在支援高價值資料的具有隱私保護的安全操作。它由兩個核心層構成：一個是管理治理和支付的協調層，另一個是處理運算和儲存的Petnet。 Nillion的多方運算（MPC）協定是網路功能的核心，可以在不暴露個人輸入資訊的情況下進行私有資料運算。 Nillion的生態系統由一套應用工具（即nilAI、nilVM、nilDB和nilChain）提供支持，使開發人員能夠建立以隱私保護為中心的應用程式。
（1）Nillion Network
Nillion Network是一個去中心化基礎設施，旨在支援私有的、高價值的資料儲存和運算。可擴展性是透過叢集實現的，叢集配置節點群以滿足特定的效能、安全性和成本需求。與傳統的區塊鏈不同，此網路的運作不依賴全域共享狀態，支援垂直可擴展性（透過升級單一節點或叢集來實現）和水平可擴展性（透過新增節點或叢集來實現），以有效地分配工作負載。以下是網路各層（即協調層和Petnet）對網路架構的貢獻。
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協調層
Nillion Network的協調層稱為nilChain，負責：管理獎勵、支付、加密經濟安全，以及網路的集群間協調。
具體來說，它在不直接處理計算的情況下協調存儲操作和網路盲計算的支付。協調層採用Cosmos SDK構建，支援IBC以實現互通性；然而，鑑於該網路的核心重點是儲存和運算，它目前還不支援智慧合約執行。雖然可以透過Keplr或Leap錢包直接訪問，但在合作區塊鏈上創建的應用程式（在下文的關鍵項目部分將進一步詳述）將完全抽象化。自2024年6月以來，nilChain一直運行在測試網路上。
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Petnet
Petnet（編排層）旨在整合多方運算（MPC）、全同態加密（FHE）和零知識證明（ZKP）等加密技術，以實現保護隱私的運算和資料管理。這種整合是透過兩個關鍵組件實現的：編譯器和計算網路。具體來說，當計算網路執行安全運算和管理加密資料時，編譯器透過進行不同層級的抽象處理，簡化了隱私增強技術（PET）的使用。
這種方法透過Nada語言編譯器和nilVM在Nillion Network上部署，所有四個不同抽象層級的元素都已經在開發中。四個抽象層級具體如下：
-每個PET協定都在自己的盲模組中獨立運行，類似於一個孤立的黑盒子。沒有內建的統一介面或抽象處理，所有的編排都發生在客戶端；因此，開發人員可以使用API來執行特定的任務，但不能整合它們或對它們進行客製化處理。
-每個SDK中都整合了各種盲模組，為開發人員管理多個PET協定提供了一種簡單而統一的方式，無需加密專業知識。雖然這些模組還沒有完全優化，目前還依賴單一的PET協議，但一種無縫的、即用型的PET協議組合已經可用。
-盲模組開始在單一盲模組中支援多個PET協定。這為開發人員提供了在效能和安全性之間進行各種權衡的能力——進一步簡化了缺乏專業知識的開發人員的加密決策。
-盲模組部署在鬆散獨立的網路上，被稱為集群，由NilChain管理。隨著Nillion盲電腦的成熟，相同的盲模組可以在多個集群中複製，每個集群都有不同的配置。這些配置根據各種因素（例如，節點數量、節點位置、聲譽、硬體規格、安全閾值）而有所不同。這種多功能性允許開發人員在不同的叢集設定中使用相同的功能，允許針對特定需求（即安全性、成本、硬體、合規性等）客製化解決方案。
Nillion的PET技術是分階段引入的－每個階段都經過上述的四個抽象層次。階段1（即HE、LSSS MPC）和階段2（即DWT+LSSS、TEE）在抽象過程中更進一步，並且已經整合到Nillion Network中。在階段3的技術（即FHE-MPC、DWT+TEE、公共計算、ZKP）中，FHE-MPC已開始進行抽象層級的推進。
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工作原理
以下是Nillion網路各組成部分的詳細運作情況：
-使用者/開發人員與使用JavaScript或Python客戶端建立的前端應用程式交互，以提交資料進行儲存或發起盲計算請求。
-使用JavaScript客戶機的應用程式與Petnet交互，以實現安全計算和加密資料管理。而基於Python客戶端的應用程式與協調層進行交互，用於支付、轉發和多鏈通訊。協調層使用適當的區塊鏈原生gas代幣或NIL代幣處理支付。
-協調層處理請求後，將計算任務轉送給支援PET的Petnet。
-Petnet根據任務要求，透過使用像線性秘密共享方案、亂碼電路和/或同態加密這樣的PET技術來處理資料。這些計算是跨節點叢集執行的。 Petnet中的每個節點只管理加密資料的一個片段（share）。
-節點對遮罩資料執行指定的計算（例如，加法、乘法或安全比較）並產生部分輸出資料。
-Petnet將這些部分輸出聚合起來，以安全、私密的方式產生最終的計算結果。
-最終結果路徑如下：如果使用JavaScript客戶端，Petnet將結果直接傳送到應用程序，供使用者/開發人員存取。如果使用Python客戶端，協調層將從Petnet檢索結果並將其發送給應用程式或相關區塊鏈以供進一步使用。
-對於區塊鏈整合用例，協調層將結果交付給原智能合約或去中心化應用程序，支援多鏈功能，無需用戶下載新錢包。
（2）用於複雜操作的MPC協議
多方計算（MPC）是密碼學的一個子領域，支援個體以協作方式從他們的組合資料中計算結果，而不洩露他們的輸入資料。 Nillion開發了一種名為Curl的MPC協議，它基於線性秘密共享方案（LSSS），但擴展了性能，可以有效地處理複雜的操作，如除法、平方根、三角函數和對數。這使得Curl具有高度可擴展性，是現實世界問題的理想選擇，例如保護隱私安全的AI代理，其輸出不隨輸入線性擴展。 Curl遵循一個兩階段工作流程架構：
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階段1（建立share的預處理）：在使用MPC技術處理實際資料之前，此階段產生隨機share並將其分配給參與者（計算實體）。值得注意的是，預處理階段的操作獨立於輸入值，在計算發生之前僅依賴輸入的數量來創建適當數量的share。它可以被看作是一個抽象層－提前建立佔位符，這些佔位符稍後將與使用者在階段2提供的實際輸入資料結合。
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階段2（複雜操作的高效率計算）：此計算階段包括透過三個步驟實際計算私有輸入：輸入、評估和輸出。輸入：各方將其輸入share分配給參與者，以確保資訊理論安全（ITS）。各參與者每輸入值獲得一share，從而在整個過程中保持機密性。評估：各方使用Nillion的Curl協定有效地計算輸入share的複雜操作。輸出：顯示和匯總局部計算結果以產生最終結果。
（3）應用工具
基於Nillion Network開發的應用工具（nilVM、nilDB、nilAI、nada整合包）為開發人員提供模組化框架和實用性，以快速建立保護隱私的高價值資料應用程式。
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nilAI
nilAI是Nillion專注於人工智慧的隱私技術套件（即AIVM、nada-AI和nilTEE）。以下是它們的工作原理：
– AI虛擬機器（AIVM）：一個安全的AI推理平台，基於Nillion的MPC技術和Meta的CrypTen框架開發。它使用與Meta人工智慧研究團隊共同開發的離散小波變換（DWT）來加速推理。 AIVM透過保持單一節點不受使用者提示和模型輸出的影響，確保私有深度學習模型推理和部署，從而保持資料的機密性。
– nada-AI：專為AI應用程式設計的nilVM庫，提供類似PyTorch的接口，用於運行小型模型（例如，神經網路、卷積神經網路、線性回歸等）。開發人員還可以使用其提供的GoogleColab筆記本快速啟動他們的專案。
– nilTEE：使用可信任執行環境（TEE）在高效能推理期間運行大語言模型（llm）的解決方案。 Nillion建議將TEE的使用限制為推斷時間，而不是長期資料儲存。透過分割推理設定來增強nilTEE和AIVM的研究正在進行中，以進一步提高安全性和效能。
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nilVM、Nada及其程式碼庫
nilVM是一個允許開發人員使用PET創建程式的虛擬機器。程式是用Nada （Nillion的基於Python的開源DSL）編寫的，並使用Nillion SDK進行開發。 Nada還包括nada-ai（類似PyTorch和scikit-learn）、nada-numpy、nada-data和nada-test等程式碼庫，以簡化程式開發。開發人員可以使用Python、Typescript或CLI客戶端將nilVM整合到他們的應用程式中，並利用儲存API在Nillion Network上進行安全的資料儲存和檢索。例如聯邦學習計劃、社區開發項目和互動式演示案例。
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nilDB
nilDB是一個加密的分散式NoSQL資料庫，專為保護隱私的資料儲存和運算而設計。與常規的NoSQL資料庫不同，nilDB透過將加密資料作為秘密share分佈在多個節點上，從而消除了對中央權威的依賴。此外，資料擁有者可以授予其他人存取權限，以對儲存資料執行類似SQL查詢、運算和隱私保護聚合。
它是這樣運作的：
-使用者在自己的裝置上本地加密敏感資料。
-用戶透過建立在Nillion上的前端應用程式安全地上傳加密資料。應用程式透過整合後端RESTful API將加密資料安全地上傳到nilDB。
-加密資料使用Nillion的MPC協定分割秘密share，並分佈在nilDB網路中的節點叢集中。值得注意的是，沒有一個節點保存完整的資料集。
-使用者對特定資料的使用或查詢提供明確的同意授權，該授權可以透過應用程式隨時撤銷。
-經授權實體（例如公司或第三方）透過Nillion的RESTful API提交類似SQL的查詢請求（例如，查找、範圍過濾器或聚合計算）。
-nilDB叢集中的節點在不揭露敏感資訊的情況下共同協作對加密資料執行計算。
-產生查詢結果，如平均值、總和或經過濾的資料集，同時保持資料的機密性。
-只有最終的查詢結果透過RESTful API傳回給發起請求的使用者。
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Nada整合包
Nada語言包括各種整合包，有nada-ai、nada-numpy和nada-test，它們的用例如下：
– nada-numpy：為Nada DSL量身定制的NumPy的約束改編。與常規NumPy相比，nada-numpy允許對資料類型有強型別要求的陣列結構進行有效操作，確保與MPC的強型別特性相容。
– nada-test：Nada程式的測試框架，支援在執行時間動態產生測試。開發人員可以使用Python編寫測試案例，將框架整合到pytest工作流程中，並定義靈活的輸入和輸出規格。
其他工具（例如，Nada DSL、Nada Sandbox等）和SDK可以在GitHub上找到。
（4）研究論文
Nillion的專案團隊與多位研究人員合作，發表了八篇論文，詳細介紹了該協議及其應用的各個方面。
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Nillion: A Secure Processing Layer for Web3：原始願景文件，概述了Nillion及其在去中心化生態系統中的應用程式的潛在可能性。
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Evaluation of Arithmetic Sum-of-Products Expressions in Linear Secret Sharing Schemes with a Non-Interactive Computation Phase：探討用於安全高效非線性計算的Nillion MPC協議。
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Curl: Private LLMs through Wavelet-Encoded Look-Up Tables：提出Curl框架（這是一個用於LLM的隱私保護推理框架），它利用小波編碼查找表來減少通信開銷並提高效率。
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Technical Report on Secure Truncation with Applications to LLM Quantization：探索基於線性秘密共享方案（LSSS）的MPC環境中的安全截斷技術，用於優化LLM中的計算。
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More efficient comparison protocols for MPC：增強基於LSSS的MPC系統中安全比較的效率。
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Technical Report on Threshold ECDSA in the Preprocessing Setup：詳細介紹了閾值ECDSA的預處理方法，閾值ECDSA是一種安全管理和使用多方私密金鑰的分散式加密系統。
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Technical Report on Decentralized Multifactor Authentication：介紹用於改善安全身份驗證過程的去中心化框架。
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Ripple: Accelerating Programmable Bootstraps for FHE with Wavelet Approximations：詳細描述Ripple，一個使用離散小波轉換（DWT）壓縮查找表的框架，減少了全同態加密（FHE）中的啟動引導計算成本。
5.NIL代幣
（1）代幣功能
NIL代幣將在網路中提供若干功能，包括：
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支付跨Petnet和協調層的運算服務、資料儲存、AI推理和交易費用。具體來說，開發人員使用NIL為他們的應用程式存取Nillion的隱私保護運算服務。
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質押和支持網路安全並獲得獎勵。驗證者綁定NIL來驗證交易和計算，從而保護協調層的安全。 Petnet節點質押NIL，以提高其叢集的安全性，並吸引開發人員和應用程式。
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參與去中心化治理，對各種網路決策提出建議和投票（例如，協議升級、資源分配和社區撥款計劃）。
（2）治理
治理決策是透過鏈上投票機制進行的。具體來說，任何NIL代幣持有者都可以提出對網路的更新建議，前提是他們滿足最低的代幣存款要求。提案也可以由社區委員會或透過先前治理行動建立的工作小組來提交。
投票權擴及以下關鍵決策：
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引入新功能或更新。
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為捐贈撥款計劃、開發人員激勵和社區驅動的項目分配獎勵池。
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調整網路定價、驗證者要求或委託限制。
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修改治理結構，如法定人數要求或提案閾值。
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擴展互通性，形成策略夥伴關係，或透明度和稽核機制部署。
投票權與NIL的質押數量成正比，質押者將其投票權委託給驗證者，同時保留自己對提案進行投票的能力。
6、Nillion生態系狀態
（1）關鍵領域
突顯Nillion各種好處的關鍵領域包括：
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人工智慧：在不揭露敏感資訊的情況下處理資料和推理，彌合了安全的本地AI處理與集中式非私有AI系統的可擴展性之間的差距。個人化代理：人工智慧代理可以儲存、計算和處理私人資料。私有模型推理：人工智慧模型可以安全地處理私有數據，最大限度地降低向第三方的資訊揭露風險，並啟用私有LLM。私人知識庫和搜尋：資料可以以加密形式存儲，同時仍為人工智慧代理和其他人工智慧用例啟用搜尋功能。
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資料所有權：Nillion的加密基礎設施透過允許用戶控制資料以及向買家出售他們的資料來支援安全的資料市場。
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區塊鏈：Nillion允許區塊鏈應用程式向Nillion網路發送盲儲存和運算請求，補充了區塊鏈的公共資料功能。它還透過允許應用程式解密區塊鏈上的相關數據來支援鏈上結算。
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醫療保健：Nillion支援跨機構和使用者對醫療保健資料進行隱私保護分析。
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DePIN：DePIN專案與Nillion集成，可安全地儲存和處理敏感操作資料。
（2）重點項目
突顯Nillion各種好處的關鍵項目包括：
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Virtuals Protocol：一個人工智慧代理共有平台，開發了一個多模態人工智慧代理程式庫，並透過使用Nillion允許對其人工智慧模型進行私人訓練和推理，以建立個人化的人工智慧代理。
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Aptos/NEAR/Arbitrum/Sei：整合了盲資料儲存和運算的L1和L2，以增強智慧合約中的資料處理。
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Ritual：該人工智慧平台建立了一個去中心化人工智慧推理網絡，在其後端整合了Nillion用於私人推理。
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Zap：這是一個資料平台，將使用者資料聚合到Nillion的去中心化資料池中，透過盲運算和零知識傳輸層安全性（zkTLS）提供安全見解。
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Reclaim Protocol：這是一個zkTLS基礎設施平台，讓使用者可以透過鏈下平台以無需信任的方式證明身分和聲譽，並使用Nillion作為產生證明的儲存和處理平台。
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Healthblocks：一個健身應用程序，它使用Nillion來維護用戶對數據的所有權和控制權，同時允許第三方在不披露個人細節的情況下進行分析洞察。
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MonadicDNA：一個基因組學平台，使用Nillion在其整個生命週期中保持資料加密，為集中式提供者（例如23andMe）提供了另一種選擇。
（3）Nucleus Builders計劃
Nucleus Builders計劃於2024年1月啟動，支援開發人員使用Nillion的技術創建去中心化的隱私保護應用程式。參與者可以使用Nillion SDK、開發工具（例如nilVM、nilDB和nilAI），以及加速整體開發的資金和技術資源。自計劃成立以來，Nucleus吸引了來自10多個垂直領域的近50名參與者，生態系統項目總計籌資1億多美元。
（4）網路指標
2024年8月27日宣布的“Nillion驗證者計劃”允許參與者通過以下方式來支持網絡的完整性和功能：上傳“Secret（秘密）”，即各類別的敏感數據碎片，或者設置驗證者來挑戰秘密並保護網路安全，確保網路資料share維持可靠性和完整性。
驗證者計畫的參與於2024年12月11日結束，已有約50萬驗證者積極參與網絡，共同處理了約1.95億個秘密並保障了約1,050 GB數據的安全。
7.路線圖
2024年5月31日發布的「Nillion路線圖」包含了四個關鍵階段：
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階段1—創世衝刺（此階段已完成）：此階段在測試網啟動期間建立了底層協調層，測試了核心功能（如Keplr錢包創建、代幣轉移、質押和治理），為開發人員提供了用於早期應用程式開發的具有遙測功能的Nillion SDK，以及進行了負載測試以評估交易吞吐量和網路可擴展性。
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階段2—催化劑聚合（此階段正在進行中）：此階段將Petnet與協調層集成，招攬外部節點以實現完全的去中心化，引入盲應用程式進行安全資料處理，支援跨鏈功能，將Nillion擴展為多鏈生態系。
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階段3—強化：此階段將完成主網啟動和代幣生成事件（TGE），運行外部節點，透過盲計算實現現實世界的交互，以及在即時條件下驗證網路先前建立的應用程式。
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階段4 -多集群未來：此階段將透過增加公共節點集群來關注水平擴展，提高計算能力，為特定市場應用優化網絡，並在保障安全和隱私的同時實現可擴展性。
8、結語
Nillion是一個去中心化基礎設施，旨在處理各種應用程式（從AI代理到私有DeFi）中的高價值、隱私敏感資料。結合先進的PET技術（例如，MPC、FHE、TEE），Nillion擴展了去中心化網路的可用性和去中心化應用程式的可能性。 Nillion的架構——協調層和Petnet——透過叢集方法支援可擴展性，同時確保了資料機密性和去中心化信任。
Nillion生態系統將繼續擴張，標誌性里程碑有：Nucleus Builders計劃，該計劃支援多個垂直領域的約50個項目；約有50萬驗證者參與其中，共同處理了約1.95億個秘密並保護了約1050 GB資料的安全。與Virtuals、NEAR、Meta和Aptos的合作，以及正在進行的主網發布和多集群可擴展性的路線圖進展，突顯了Nillion在推進以隱私保護為中心的數據管理和安全計算方面的努力。
