FHE: Светлое будущее вычислений с конфиденциальностью

Полностью гомоморфное шифрование ( FHE ) является передовой криптографической технологией, которая позволяет выполнять вычисления непосредственно над зашифрованными данными, обеспечивая защиту конфиденциальности при обработке данных. FHE имеет потенциальные применения в таких областях, как финансы, здравоохранение, облачные вычисления, машинное обучение и многих других, однако на данный момент коммерциализация требует времени, и основным ограничением являются огромные вычислительные и памятьные затраты.

Основные принципы FHE

Ядром FHE является сокрытие оригинальной информации с помощью многочлена. Упрощенная система FHE может включать:

1. Выберите многочлен ключа
2. Сгенерировать случайный многочлен
3. Сгенерировать небольшой "ошибочный" многочлен
4. Используйте вышеуказанный многочлен для шифрования открытого текста

Для решения проблемы накопления шума FHE использует несколько ключевых технологий:

• Переключение ключа: уменьшение размера зашифрованного текста
• Переключение модуля: контроль роста шума
• Bootstrap: сбросить шум до начального уровня

В настоящее время существует несколько конкретных реализаций схем FHE, которые используют технологию Bootstrap.

Проблемы, с которыми сталкивается FHE

Расходы на FHE вычисления значительно выше, чем на обычные вычисления, и могут быть медленнее в миллионы раз. DARPA США запустила программу Dprive, целью которой является увеличение скорости FHE вычислений до 1/10 обычных вычислений. Программа в основном сосредоточена на следующих аспектах:

• Увеличение длины слова процессора
• Создание специализированного ASIC-процессора
• Построение параллельной архитектуры MIMD

Хотя прогресс медленный, FHE по-прежнему имеет уникальное значение для защиты чувствительных данных, особенно в постквантовую эпоху.

Применение FHE в блокчейне

FHE в блокчейне в основном используется для защиты конфиденциальности данных, включая конфиденциальность на цепочке, конфиденциальность данных для обучения ИИ, конфиденциальность голосования на цепочке и т. д. Он также рассматривается как одно из потенциальных решений MEV. Однако полностью зашифрованные транзакции также могут привести к некоторым проблемам, таким как устранение положительных эффектов MEV-ботов, значительное повышение требований к работе узлов и т. д.

Обзор основных проектов

В настоящее время большинство проектов FHE основаны на технологиях, предоставленных Zama. Основные проекты включают:

• Zama: предоставляет инструменты разработки на основе TFHE и fhEVM
• Octra: использует технологию гиперграфов для реализации FHE и создала новый язык смарт-контрактов
• Fhenix: создание приоритетного для конфиденциальности Optimism Layer 2
• Privasea: сосредоточен на вычислениях данных LLM
• Inco Network: построение Layer 1
• Mind Network: сочетание с Restaking трассой

Будущее

Технология FHE все еще находится на ранней стадии и сталкивается со многими вызовами. Однако с притоком большего количества средств и внимания, а также потенциальными прорывами в области FHE-чипов, эта технология обещает принести глубокие изменения в такие области, как оборона, финансы и здравоохранение. FHE, как перспективная технология, имеет многообещающее будущее.