Технология FHE: Ключ к шифрованию конфиденциальных данных в будущем

Полное гомоморфное шифрование ( FHE ) является передовой шифровальной технологией, которая позволяет выполнять вычисления с данными непосредственно в зашифрованном состоянии. Это означает, что можно обрабатывать чувствительные данные, одновременно защищая конфиденциальность. FHE имеет потенциальные приложения в таких областях, как финансы, здравоохранение, облачные вычисления и т.д., но в настоящее время коммерциализация все еще требует времени, в основном из-за огромных вычислительных и оперативных затрат.

! Gate Ventures Research: FHE, надевание плаща-невидимки Гарри Поттера

Основные принципы FHE

Ядро FHE заключается в скрытии исходных данных с помощью многочленов и преобразовании вычислений в форму цепи. Основные моменты включают в себя несколько ключевых концепций:

• Многочленное шифрование: использование случайных многочленов и многочленов ключей для шифрования данных
• Шум: введение небольших случайных ошибок для увеличения безопасности
• Схема цепей: преобразование вычислительного процесса в цепь, состоящую из логических элементов сложения и умножения.
• Управление шумом: контроль роста шума с помощью технологий переключения ключей, аналогово-цифрового переключения и т.д.
• Самозагрузка(Bootstrap): сбросить шум для поддержки вычислений бесконечной глубины

В настоящее время основные схемы FHE основаны на технологии самозагрузки, включая BGV, BFV, CKKS и др.

Проблемы, с которыми сталкивается FHE

Основная проблема FHE заключается в огромных вычислительных затратах. По сравнению с обычными вычислениями, эффективность FHE примерно в 500 миллионов раз ниже. Для улучшения производительности DARPA запустила программу DPRIVE, целью которой является увеличение скорости вычислений FHE до 1/10 скорости обычных вычислений. Основное внимание уделяется следующим аспектам:

• Увеличить разрядность процессора
• Разработка специализированных ASIC процессоров
• Построение параллельной архитектуры MIMD

Несмотря на медленный прогресс, FHE все еще имеет уникальную ценность в защите чувствительных данных, особенно в таких областях, как военное дело и медицина.

Применение FHE в блокчейне

В области блокчейна FHE в основном используется для защиты конфиденциальных данных, таких как:

• Приватные сделки на блокчейне
• Конфиденциальность данных для обучения ИИ
• Приватное голосование на цепочке
• Защита от MEV

Однако высокая вычислительная нагрузка FHE также ставит перед приложениями блокчейна задачи, требующие баланса между конфиденциальностью и эффективностью.

! Исследование Gate Ventures: FHE, надевание плаща-невидимки из Гарри Поттера

Основные проекты FHE

В настоящее время проекты FHE в основном основаны на технологиях, разработанных Zama, включая:

• Fhenix: приоритет конфиденциальности в Layer 2
• Privasea:LLM данные вычисления
• Inco Network: Уровень 1 на основе fhEVM
• Mind Network: схема повторного стекинга

Zama предлагает довольно полный инструментарий разработки на основе TFHE. Octra, с другой стороны, использует новый технологический путь на основе гиперграфов.

! Исследование Gate Ventures: FHE, надевание плаща-невидимости из Гарри Поттера

Будущие перспективы

FHE все еще находится на ранней стадии, сталкиваясь со многими техническими и коммерческими вызовами. Однако с увеличением инвестиций и привлечением талантов, а также развитием специализированных чипов, FHE, вероятно, сыграет важную роль в таких ключевых областях, как оборона, финансы и здравоохранение. Несмотря на долгий путь, FHE как ключевая технология защиты конфиденциальности в будущем все еще заслуживает нашего постоянного внимания и исследования.