FHE:プライバシー計算の未来の光

完全同態暗号(FHE)は、暗号化されたデータ上で直接計算を行うことができる先進的な暗号技術であり、プライバシーを保護しつつデータを処理することができます。FHEは金融、医療、クラウドコンピューティング、機械学習などの分野で潜在的な応用がありますが、現在のところ商業化には時間がかかる見込みであり、主な制約はその膨大な計算およびメモリコストにあります。

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PHEの基礎

FHEのコアは、多項式を使って元の情報を隠すことです。簡略化されたFHEシステムには、次のものが含まれる可能性があります:

1. キー多項式を選択する
2. ランダム多項式を生成する
3. 小さな"エラー"多項式を生成する
4. 上記の多項式を使用して平文を暗号化する

ノイズ蓄積の問題を処理するために、FHEはいくつかの重要な技術を採用しています:

• キー切替:圧縮された暗号文のサイズ
• モジュラス切り替え: ノイズの増加を制御する
• ブootstrap:ノイズを初期レベルにリセットする

現在、さまざまな FHE ソリューションの具体的な実装があり、すべてブートストラップ技術を使用しています。

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FHEが直面している課題

FHE計算は通常の計算に比べて膨大なオーバーヘッドがあり、最大で百万倍遅くなる可能性があります。アメリカのDARPAは特にDpriveプログラムを立ち上げ、FHE計算の速度を通常の計算の1/10に引き上げることを目指しています。このプログラムは主に以下の側面から取り組んでいます:

• プロセッサのビット幅を拡大する
• 専用ASICプロセッサの構築
• MIMD並列アーキテクチャを構築する

進展は遅いが、FHEは特にポスト量子時代において、センシティブデータの保護において独自の意義を持っている。

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FHEのブロックチェーンにおける応用

FHEはブロックチェーンにおいて主にデータプライバシーを保護するために使用され、オンチェーンプライバシー、AIトレーニングデータのプライバシー、オンチェーン投票のプライバシーなどを含みます。また、潜在的なMEVソリューションの一つとも見なされます。しかし、完全に暗号化された取引は、MEVボットの正の効果を排除したり、ノードの運用要件を大幅に引き上げたりするなど、一部の問題を引き起こす可能性があります。

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主なプロジェクトの概要

現在ほとんどのFHEプロジェクトはZamaが提供する技術に基づいています。主なプロジェクトには次のものがあります:

• Zama: TFHEベースの開発ツールとfhEVMを提供
• Octra: ハイパーグラフ技術を採用してFHEを実現し、新しいスマートコントラクト言語を構築しました
• Fhenix:プライバシーファーストのオプティミズムレイヤー2の構築
• Privasea:LLMデータ操作に焦点を当てています
• インコネットワーク:ビルディングレイヤー1
• マインドネットワーク: Restakingトラックを組み合わせる

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今後の展望

FHE技術はまだ初期段階にあり、多くの課題に直面しています。しかし、より多くの資金と関心が集まり、FHEチップの潜在的なブレークスルーが期待される中、この技術は国防、金融、医療などの分野において深刻な変革をもたらすことが期待されています。FHEは非常に有望な技術として、将来が楽しみです。