FHE, ZK y MPC: Comparación de tres tecnologías de encriptación

En el campo de la criptografía, la encriptación homomórfica (FHE), la prueba de conocimiento cero (ZK) y el cálculo seguro multiparte (MPC) son tres tecnologías de gran interés. Aunque todas se dedican a proteger la privacidad y la seguridad de los datos, cada una tiene sus características y escenarios de aplicación. Este artículo realizará una comparación detallada de estas tres tecnologías, explorando su funcionamiento y sus aplicaciones en el ámbito de blockchain y otros.

Prueba de conocimiento cero(ZK): probar sin revelar

La tecnología de pruebas de conocimiento cero tiene como objetivo resolver el problema de cómo verificar la autenticidad de la información sin revelar el contenido específico. Se basa en la encriptación y permite que una parte ( demostrador ) pruebe a otra parte ( verificador ) que sabe un secreto, sin necesidad de revelar ninguna información sobre dicho secreto.

Por ejemplo, si Alice quiere probar a Bob, un empleado de la agencia de alquiler de coches, que tiene un buen estado crediticio, pero no desea proporcionar detalles de su historial bancario. En este caso, un "puntuación de crédito" ofrecida por bancos o software de pago puede servir como una prueba de conocimiento cero. Alice puede demostrar que su puntuación de crédito es adecuada, sin que Bob necesite conocer la información específica de la cuenta de Alice.

En el ámbito de la blockchain, una aplicación típica de la tecnología ZK son las monedas anónimas. Tomando como ejemplo Zcash, cuando un usuario inicia una transacción, necesita generar una prueba ZK. Esta prueba puede demostrar a los mineros la legitimidad de la transacción, al mismo tiempo que protege la anonimidad de la identidad del usuario. Los mineros pueden verificar la transacción y agregarla a la blockchain sin conocer la identidad específica del remitente.

Computación segura multiparte ( MPC ): Cálculo conjunto sin filtración

La tecnología de cálculo seguro multipartito se utiliza principalmente para resolver cómo permitir que múltiples partes realicen cálculos conjuntos de manera segura sin revelar información sensible. MPC permite a varios participantes completar una tarea de cálculo en conjunto, sin que ninguna de las partes tenga que revelar sus datos de entrada.

Por ejemplo, si Alice, Bob y Carol quieren calcular el salario promedio de los tres, pero no quieren revelar las cifras exactas de sus salarios. Utilizando la tecnología MPC, pueden dividir sus salarios en tres partes y intercambiar dos de esas partes con las otras dos personas. Cada uno suma los números que recibe y luego comparte el resultado de esa suma. Finalmente, los tres calculan la suma total de esos tres resultados, obteniendo así el promedio, pero sin poder determinar el salario exacto de los otros.

En la industria de la encriptación, la tecnología MPC se aplica para desarrollar soluciones de billetera más seguras. Algunas plataformas de intercambio han lanzado billeteras MPC que dividen la clave privada en múltiples fragmentos, que se almacenan en diferentes ubicaciones como el teléfono del usuario, la nube y el intercambio. Este método no solo mejora la seguridad, sino que también proporciona a los usuarios un mecanismo de recuperación más conveniente.

Encriptación homomórfica ( FHE ): cálculo seguro de outsourcing encriptación

La tecnología de encriptación homomórfica total resuelve cómo encriptar datos sensibles, de modo que los datos encriptados puedan ser entregados a terceros no confiables para cálculos auxiliares, y los resultados de los cálculos aún puedan ser correctamente desencriptados por el poseedor de los datos originales.

En el sistema FHE, Alice puede agregar ruido a sus datos originales para encriptarlos y luego entregar los datos encriptados a Bob para su procesamiento. Bob utiliza su potente capacidad de cálculo para operar sobre estos datos encriptados, pero no puede conocer el contenido real de los datos. Finalmente, Alice utiliza su clave para desencriptar los resultados del cálculo y obtener el resultado real.

La tecnología FHE es especialmente importante para el manejo de datos sensibles en entornos de computación en la nube. Permite que los datos permanezcan en estado de encriptación durante todo el proceso de procesamiento, protegiendo la seguridad de los datos y cumpliendo con los requisitos de las regulaciones de privacidad.

En el campo de la blockchain, la tecnología FHE puede utilizarse para mejorar el mecanismo de consenso PoS y los sistemas de votación. Por ejemplo, a través de la tecnología FHE, se puede evitar que los nodos en redes PoS pequeñas simplemente sigan los resultados de verificación de los nodos grandes, evitando así la excesiva centralización. Del mismo modo, en la votación de gobernanza descentralizada, FHE puede ayudar a prevenir el fenómeno de "seguir el voto", haciendo que los resultados de la votación reflejen mejor la verdadera opinión pública.

Resumen

A pesar de que ZK, MPC y FHE están diseñados para proteger la privacidad y seguridad de los datos, existen diferencias en los casos de uso y la complejidad técnica.

• ZK se utiliza principalmente para la prueba, adecuado para escenarios que requieren la verificación de permisos o identidad.
• MPC se centra en el cálculo conjunto de múltiples partes, adecuado para situaciones que requieren cooperación de datos pero que también deben proteger la privacidad de cada parte.
• FHE se centra en la encriptación de datos para el cálculo externalizado, siendo especialmente adecuado para áreas como la computación en la nube y los servicios de IA.

Estas tres tecnologías tienen características distintas y enfrentan diferentes desafíos en su implementación y aplicación. A medida que crece la demanda de seguridad de datos y protección de la privacidad personal, estas encriptaciones desempeñarán un papel cada vez más importante en el futuro.