受信任執行環境

受信任執行環境（Trusted Execution Environment，TEE）是一種由硬體隔離的處理器「安全飛地」，其內部的程式碼與資料對外部系統完全不可見且無法被竄改。TEE 特別適用於金鑰管理、隱私保護運算以及鏈下結果簽章等應用情境。透過遠端認證，外部參與者可驗證特定版本的程式碼確實於安全飛地中運行，確保可信輸出能順利整合進區塊鏈應用。

內容摘要

可信執行環境（TEE）是處理器內一個安全、隔離的區域，能夠在硬體層面保護程式碼和資料，防止外部竄改。

TEE 透過硬體加密和記憶體隔離來確保敏感資料的機密性和完整性，即使作業系統被攻破也能保障安全。

在 Web3 領域，TEE 被廣泛用於私鑰管理、鏈下計算和隱私交易，提升區塊鏈的安全性和效能。

主流的 TEE 技術包括 Intel SGX、ARM TrustZone 和 AMD SEV，為去中心化應用提供可驗證的安全執行環境。

什麼是可信執行環境（TEE）？

可信執行環境（Trusted Execution Environment，TEE）是在處理器內部以硬體隔離方式建立的安全區域，可比擬為晶片中的一間上鎖且受保護的房間。當軟體在這個安全區（enclave）內運行時，外部系統（例如作業系統、虛擬機監控器或雲端管理層）皆無法檢視或竄改該區域內的程式碼和資料。

業界通常將這個安全區域稱為「enclave（安全區）」。enclave的記憶體經過加密處理，僅能由處理器內的安全模組解密。因此，即使主機系統遭到入侵，攻擊者也極難直接存取enclave中的敏感金鑰或演算法邏輯。

TEE如何在硬體層面實現資料隔離？

TEE仰賴處理器支援的記憶體加密與存取控制來實現隔離。可將系統記憶體比喻為一棟大樓，enclave就像其中一間設有保險箱且存取受限的房間，只有處理器握有鑰匙，作業系統則無從取得該鑰匙。

常見的實作包括Intel SGX、ARM TrustZone與AMD SEV。這些方案的共通點在於：enclave記憶體由硬體加密，外部僅能看到密文；進入enclave的程式碼會被度量（產生「程式碼指紋」），作為後續身分驗證依據；TEE還能對資料進行「封存」，即以硬體金鑰加密後安全儲存於磁碟，並於後續階段解密。

TEE在Web3中的應用場景有哪些？

TEE能讓敏感邏輯在隔離環境中執行，並可安全地將運算結果傳遞至鏈上。Web3常見應用包括：

私有交易邏輯：如撮合、風險控管、黑名單驗證等功能可在TEE內部執行，有效防止用戶敏感資料外洩。
金鑰管理：私鑰的產生與使用全程於TEE內完成，確保金鑰不離開安全區，降低外洩風險。
可信鏈下運算：複雜運算（如機器學習模型評分）在TEE中執行，結果經加密簽章與證明後提交至智慧合約驗證。
治理與投票：投票計算於TEE內部完成，僅公開最終結果與相關證明，確保投票隱私。

TEE如何與區塊鏈互動？

TEE與區塊鏈連結的核心機制為「遠端證明（remote attestation）」。遠端證明就像安全房間的保全出示身分證，會產生包含enclave程式碼指紋與安全狀態的硬體簽章證明，供外部驗證。

標準流程如下：

將敏感邏輯封裝於TEE內執行，並產生對應的程式碼指紋。
TEE向證明服務請求遠端證明，取得由硬體根金鑰簽章的「證明令牌」。
應用程式使用enclave內的金鑰對運算結果簽章，並將結果與證明令牌一同提交至區塊鏈。
智慧合約或預言機驗證證明令牌來源是否可信、程式碼指紋是否一致，以及時間戳與安全狀態是否有效。
驗證通過後，合約繼續執行後續邏輯，例如結算或狀態更新。

TEE與零知識證明有何區別？

TEE透過硬體信任根建立信任，而零知識證明（ZKP）則依賴數學基礎。TEE就像「把運算放進安全房間」，ZKP則是「用數學方法證明運算正確性，無需透露細節」。

兩者在能力與成本上差異明顯。TEE可執行通用程式，便於移植現有程式碼且接近原生效能，但必須信任硬體與供應鏈。ZKP不依賴硬體，信任邊界完全建立於數學基礎上，但通常需客製化電路設計與最佳化，計算及產生證明的成本較高。

許多應用會結合兩者：敏感邏輯於TEE中運行，關鍵環節再用零知識證明上鏈驗證，兼顧效能與風險控管。

使用TEE前應做哪些準備？

若計畫於Web3專案中整合TEE，可依下列步驟進行：

選型：選擇合適的硬體或雲端部署模式（如本地伺服器SGX或雲端隔離環境），綜合評估可用性、生態支援與成本。
程式碼封裝：將敏感邏輯重構為可於TEE內運行的模組，嚴格控管輸入／輸出邊界，降低攻擊面。
配置遠端證明：整合硬體或雲端廠商的證明服務，取得可驗證的證明令牌，並設計相對應的驗證流程。
鏈上驗證設計：使智慧合約能驗證證明令牌與簽章，或透過預言機中繼驗證結果上鏈，確保僅可信輸出被採納。
運維與監控：追蹤enclave程式碼指紋版本，定期輪換金鑰，監控硬體更新與安全公告，建立事件回應的回滾與升級機制。

TEE存在哪些風險與限制？

TEE並非「絕對安全」。主要風險包括：

側通道攻擊與實作缺陷：已有研究可透過功耗、電磁訊號或快取時序等手法竊取enclave資料，需密切關注修補及緩解措施。
供應鏈與信任根：遠端證明依賴廠商根金鑰或服務，服務中斷或金鑰吊銷將影響證明效力與信任基礎。
可用性與容錯性：enclave或雲端主機故障可能導致運算中斷，需設計冗餘與重試機制。
透明度與可稽核性：外部難以直接觀察enclave內部行為，稽核仰賴程式碼指紋與證明令牌，須完善版本管理與公開指標。

TEE的發展趨勢如何？

截至2024年末，主流雲端服務商已提供多種基於TEE的機密運算服務，顯著降低開發門檻。跨硬體與軟體堆疊的遠端證明標準化進展明顯，圍繞證明令牌的驗證及註冊元件日益成熟。

此外，TEE結合零知識證明、同態加密的應用愈加普及，透過「硬體隔離＋數學驗證」涵蓋更廣泛場景。去中心化和多源證明方案亦在持續探索，以降低單一廠商信任瓶頸帶來的風險。

如何評估專案中TEE的可信度？

TEE評估應聚焦多個層面：審查硬體或雲端廠商的合規認證與安全公告；確認enclave類型及修補狀態；檢查遠端證明驗證路徑，確保合約或預言機可驗證證明令牌、程式碼指紋與安全狀態；分析程式碼邊界，避免enclave過於複雜；評估運維策略（金鑰輪換、版本升級、災難備援）；並確保符合用戶及監管的隱私與合規要求。

TEE如何提升用戶體驗？

將敏感運算任務交由TEE執行，能為用戶帶來更高等級的安全保障。例如，金鑰管理與簽章過程於外部系統無法觸及的環境中完成，能最大限度降低被竊風險；私有交易或投票不會讓個人資料暴露於第三方；鏈下複雜運算結果更具可信度，無需僅依賴營運方承諾。上述優勢體現在更可靠的提領審核、可信的定價／風控評估及更完善的隱私保護。

TEE總結與後續步驟

TEE藉由硬體隔離「將敏感邏輯封存於安全房間」，遠端證明則將可驗證的運算結果帶回鏈上，成為鏈下運算與可信鏈上執行間的關鍵橋樑。TEE與零知識證明並非互斥，兩者結合使用可最佳化效能與信任的平衡。若計畫於專案中導入TEE，建議先完成硬體選型與程式碼封裝，再建立證明與鏈上驗證流程，最後完善運維及安全回應，推動安全且具隱私的鏈上服務落地。

常見問題

什麼是TEE和REE？它們如何協作？

TEE（可信執行環境）是在硬體層面物理隔離的安全處理環境，有別於富執行環境（REE，Rich Execution Environment）。TEE運行於專屬安全處理器，與REE中的一般應用完全隔離，即使REE遭入侵，TEE內的資料也無法被存取。實務上，REE中的應用需透過安全介面向TEE請求敏感操作（如金鑰管理），由該介面負責兩環境間的通訊。