FHE: A luz do futuro da computação privada

A criptografia totalmente homomórfica (FHE) é uma tecnologia de criptografia avançada que permite realizar cálculos diretamente em dados criptografados, protegendo assim a privacidade enquanto processa dados. A FHE possui aplicações potenciais em diversos campos, como finanças, saúde, computação em nuvem e aprendizado de máquina, mas a comercialização ainda levará tempo, principalmente devido aos seus enormes custos de computação e memória.

Princípios Básicos do FHE

O núcleo do FHE é ocultar informações originais por meio de polinômios. Um sistema FHE simplificado pode incluir:

1. Escolha um polinômio de chave
2. Gerar um polinómio aleatório
3. Gerar um pequeno polinómio de "erro"
4. Usar o polinómio acima para encriptar o texto claro

Para lidar com o problema do acúmulo de ruído, a FHE adotou várias tecnologias-chave:

• Mudança de chave: compressão do tamanho do texto cifrado
• Mudança de módulo: controlar o crescimento do ruído
• Bootstrap: Redefinir o ruído para o nível inicial

Atualmente, já existem várias implementações específicas de FHE que utilizam a tecnologia Bootstrap.

Desafios enfrentados pelo FHE

O custo do cálculo FHE é enorme em comparação com o cálculo comum, podendo ser até milhões de vezes mais lento. A DARPA dos EUA lançou especificamente o programa Dprive, cujo objetivo é aumentar a velocidade do cálculo FHE para 1/10 da velocidade do cálculo comum. O programa aborda principalmente os seguintes aspectos:

• Aumentar o comprimento do processador
• Construir processadores ASIC dedicados
• Construir uma arquitetura paralela MIMD

Embora o progresso seja lento, a FHE continua a ter um significado único na proteção de dados sensíveis, especialmente na era pós-quântica.

Aplicações do FHE na blockchain

FHE é principalmente utilizado na blockchain para proteger a privacidade dos dados, incluindo privacidade on-chain, privacidade dos dados de treinamento de IA, privacidade das votações on-chain, entre outros. Também é visto como uma das soluções potenciais para MEV. No entanto, transações completamente criptografadas também trazem alguns problemas, como eliminar o efeito positivo dos bots de MEV e aumentar significativamente os requisitos de operação dos nós.

Visão Geral dos Principais Projetos

Atualmente, a maioria dos projetos FHE é baseada na tecnologia fornecida pela Zama. Os principais projetos incluem:

• Zama: fornece ferramentas de desenvolvimento baseadas em TFHE e fhEVM
• Octra: utiliza a tecnologia de hipergrafos para implementar FHE, construindo uma nova linguagem de contratos inteligentes
• Fhenix: Construindo uma camada 2 do Optimism com foco na privacidade
• Privasea: Focado em operações de dados LLM
• Inco Network: construir Layer 1
• Mind Network: Combinação com o Restaking

Perspectivas Futuras

A tecnologia FHE ainda está em estágios iniciais e enfrenta diversos desafios. No entanto, com a entrada de mais investimentos e atenção, assim como potenciais avanços em chips FHE, espera-se que essa tecnologia traga profundas transformações em áreas como defesa, finanças e saúde. Como uma tecnologia com grande potencial, o futuro do FHE é promissor.