FHE: Будущее приватных вычислений

FHE( полное гомоморфное шифрование ) — это передовая технология шифрования, позволяющая выполнять прямые вычисления на зашифрованных данных, тем самым обрабатывая данные при защите конфиденциальности. Эта технология имеет широкий спектр применения в таких областях, как финансы, здравоохранение, облачные вычисления и т.д., но на данный момент коммерциализация все еще требует времени, в основном из-за огромных вычислительных и памятью затрат.

Основные принципы FHE

Ядром FHE является скрытие оригинальной информации с помощью многочленов. Процесс шифрования включает в себя:

1. Выберите многочлен ключа
2. Генерация случайного многочлена
3. Генерация небольшого "ошибочного" многочлена
4. Объедините открытый текст с вышеупомянутым многочленом для шифрования

Этот метод может предотвратить простые атаки грубой силой, но также вводит проблему шума. Чтобы решить проблему накопления шума, FHE использует несколько ключевых технологий:

• Переключение ключа: уменьшение размера зашифрованного текста
• Переключение модуля: контроль роста шума
• Самозапуск: сброс шума до начального уровня

В настоящее время основные схемы FHE основаны на технике самозапуска, чтобы обеспечить бесконечную глубину вычислений.

Проблемы, с которыми сталкивается FHE

Основная проблема FHE заключается в огромных вычислительных затратах. По сравнению с обычными вычислениями, скорость вычислений FHE может быть в миллионы раз медленнее. Чтобы решить эту проблему, американское DARPA запустило программу DPRIVE, цель которой – увеличить скорость вычислений FHE до 1/10 скорости обычных вычислений. Основное внимание уделяется следующим аспектам:

1. Увеличить длину слова процессора
2. Разработка специализированных ASIC процессоров
3. Построение параллельной архитектуры MIMD

Хотя прогресс медленный, технология FHE все же имеет важное значение в долгосрочной перспективе, особенно в обработке конфиденциальных данных.

Применение FHE в блокчейне

В области блокчейна FHE в основном используется для защиты конфиденциальности данных, сценарии применения включают:

• Приватность на блокчейне
• Конфиденциальность данных для обучения ИИ
• Приватность голосования на блокчейне
• Проверка конфиденциальности транзакций в блокчейне

FHE также рассматривается как одно из потенциальных решений проблемы MEV. Однако полностью зашифрованные транзакции могут также вызывать некоторые проблемы, такие как снижение пропускной способности сети.

Основные проекты FHE

В настоящее время проекты FHE в основном строятся на основе технологической библиотеки, предоставленной Zama, основные проекты включают:

• Fhenix: создание оптимистичного уровня 2 с приоритетом конфиденциальности
• Privasea: Применение FHE для вычислений данных LLM
• Inco Network: строительство FHE Layer 1
• Arcium: интеграция технологий FHE, MPC и ZK
• Mind Network: Рестейкинг-решение на основе FHE

Будущее

Технология FHE все еще находится на ранней стадии и сталкивается с множеством вызовов:

1. Высокая стоимость и сложность проекта
2. Коммерческие перспективы пока неясны
3. Недостаток капитальных вложений

Но с увеличением притока капитала и талантов технологии FHE могут добиться прорыва. Особенно после внедрения чипов FHE эта технология приведет к глубоким преобразованиям в таких отраслях, как оборона, финансы и здравоохранение.