Développement et application du chiffrement homomorphe complet

Le chiffrement homomorphe complet ( FHE ) est une technologie de chiffrement avancée qui permet d'effectuer des calculs sur des données chiffrées sans les déchiffrer. Ce concept a été proposé pour la première fois dans les années 1970, mais ce n'est qu'en 2009 que Craig Gentry a démontré qu'il était possible d'effectuer des calculs arbitraires sur des données chiffrées, réalisant ainsi véritablement le chiffrement homomorphe complet.

Les caractéristiques clés de FHE comprennent l'homomorphisme, la gestion du bruit et des opérations illimitées. L'homomorphisme signifie que les opérations d'addition ou de multiplication sur des données chiffrées sont équivalentes à effectuer les mêmes opérations sur des données en clair. La gestion du bruit est essentielle pour contrôler la précision des calculs. Par rapport au chiffrement homomorphe partiel et à certains chiffrages homomorphes, FHE prend en charge un nombre illimité d'opérations d'addition et de multiplication.

Dans le domaine de la blockchain, le chiffrement homomorphe complet (FHE) est prometteur pour devenir une technologie clé pour améliorer la scalabilité et la protection de la vie privée. Il peut transformer une blockchain transparente en une forme partiellement chiffrée, tout en conservant le contrôle des contrats intelligents. Certains projets développent des machines virtuelles FHE, permettant aux programmeurs d'écrire du code de contrat intelligent pour gérer les opérations des primitives FHE. Cette approche peut résoudre les problèmes de confidentialité actuels de la blockchain, rendant possibles des applications telles que les paiements chiffrés et les jeux, tout en préservant les graphiques de transaction pour répondre aux exigences réglementaires.

Le FHE peut également améliorer la disponibilité des projets de confidentialité par la récupération de messages privés (OMR), en résolvant des problèmes tels que le temps de récupération des informations de solde long et les délais de synchronisation. Bien que le FHE lui-même ne puisse pas directement résoudre les problèmes d'évolutivité de la blockchain, sa combinaison avec des preuves à connaissance nulle pourrait offrir des solutions aux défis d'évolutivité.

FHE et preuve à zéro connaissance ( ZKP ) sont des technologies complémentaires. ZKP fournit des calculs vérifiables et des propriétés de zéro connaissance, tandis que FHE permet de calculer sur des données chiffrées sans les exposer. Combiner les deux augmente considérablement la complexité des calculs, donc ce n'est pratique que lorsque des cas d'utilisation spécifiques le nécessitent.

Le développement du FHE a environ trois à quatre ans de retard par rapport aux ZKP, mais il rattrape rapidement son retard. Les premiers projets de FHE ont commencé à être testés, et le lancement du réseau principal est prévu pour plus tard cette année. Bien que le FHE ait encore des coûts de calcul plus élevés que les ZKP, son potentiel d'adoption à grande échelle commence à se manifester.

Les principaux défis auxquels est confronté le chiffrement homomorphe complet incluent l'efficacité de calcul et la gestion des clés. L'opération de bootstrapping est gourmande en calcul, mais les avancées algorithmiques et les optimisations d'ingénierie améliorent ce problème. Pour des cas d'utilisation spécifiques, il peut exister des alternatives plus efficaces qui ne nécessitent pas de bootstrapping. La gestion des clés pose également des défis, nécessitant des développements supplémentaires pour surmonter les problèmes de point de défaillance unique.

De nombreuses entreprises développent des technologies et des applications liées au chiffrement homomorphe complet:

• Arcium: Fournit un réseau de calcul confidentiel parallèle basé sur Solana.
• Cysic : se concentre sur l'accélération matérielle pour la génération et la vérification en temps réel des preuves à divulgation nulle de connaissance.
• Zama : développement de solutions de chiffrement homomorphe complet pour la blockchain et l'IA.
• Crème solaire : Aide les ingénieurs à utiliser le chiffrement homomorphe complet pour construire et déployer des applications privées.
• Octra : propose un nouveau HFHE, fonctionnant sur un hypergraphe.
• Fhenix : Développement d'un Layer 2 Ethereum soutenu par FHE.
• Mind Network : construire une couche de réengagement FHE pour DePIN et l'IA.
• Inco Network: Développer une blockchain Layer 1 de calcul confidentiel modulaire.

L'environnement réglementaire du chiffrement homomorphe complet (FHE) varie selon les régions. Bien que la protection des données soit largement soutenue, la confidentialité financière reste une zone grise. Le FHE a le potentiel d'améliorer la protection des données tout en préservant les bénéfices sociaux.

Envisageant l'avenir, le chiffrement homomorphe complet (FHE) devrait réaliser des progrès significatifs dans les 3 à 5 prochaines années, passant de la recherche théorique à des applications pratiques. Avec la maturation de la technologie, le FHE devrait favoriser le développement d'innovations dans l'écosystème du chiffrement.