Полностью гомоморфное шифрование ( FHE ) развитие и применение
Концепция полностью гомоморфного шифрования ( FHE ) восходит к 70-м годам XX века, но долгое время оставалась труднореализуемой. Основная идея FHE заключается в выполнении вычислений на зашифрованных данных без предварительного расшифрования. Ранее возможно было выполнять лишь простые операции сложения, вычитания, умножения и деления на зашифрованных данных, что называлось частичным гомоморфным шифрованием. В 2009 году Крейг Джентри достиг значительного прорыва, продемонстрировав возможность выполнения произвольных вычислений на зашифрованных данных, что способствовало развитию FHE.
FHE является продвинутой технологией шифрования, позволяющей выполнять вычисления непосредственно над зашифрованными данными без их расшифровки. Это означает, что можно выполнять операции над шифротекстом и генерировать зашифрованный результат, который после расшифровки совпадает с результатом выполнения тех же операций над исходным открытым текстом.
Ключевые характеристики FHE включают:
Однородность: операции сложения или умножения над шифротекстом эквивалентны тем же операциям над открытым текстом.
Управление шумом: Шифрование FHE вносит шум для обеспечения безопасности, но после каждой операции шум увеличивается. Контроль и минимизация шума имеют решающее значение для обеспечения точности вычислений.
Неограниченные операции: В отличие от частичного гомоморфного шифрования (PHE) и некоторого гомоморфного шифрования (SHE), FHE поддерживает неограниченное количество операций сложения и умножения, позволяя выполнять любые типы вычислений над зашифрованными данными.
Основная проблема, с которой сталкивается FHE, заключается в вычислительной эффективности. Расходы на вычисления с шифрованными данными могут превышать расходы на вычисления с открытыми данными в 10,000 до 1,000,000 раз. Истинное полностью гомоморфное шифрование достигается только тогда, когда возможно произвести бесконечное количество сложений и умножений над шифрованными данными.
Гомоморфное шифрование можно разделить на следующие категории в зависимости от степени реализации:
Частичное гомоморфное шифрование(PHE): поддерживает бесконечное количество операций( сложения или умножения).
Некоторое гомоморфное шифрование ( SHE ): поддерживает ограниченное количество операций сложения и умножения.
полностью гомоморфное шифрование(FHE): поддерживает неограниченное количество операций сложения и умножения, позволяет выполнять любые вычисления над зашифрованными данными.
Основное преимущество FHE заключается в том, что он позволяет выполнять любые типы вычислений на зашифрованных данных, одновременно обеспечивая конфиденциальность и безопасность всего процесса.
В области блокчейна Гомоморфное шифрование (FHE) обещает стать ключевой технологией для решения проблем масштабируемости и защиты конфиденциальности. Современные блокчейн-системы в целом прозрачны, все транзакции и переменные смарт-контрактов являются публичными. FHE может преобразовать полностью прозрачный блокчейн в частично зашифрованную форму, одновременно сохраняя контроль над смарт-контрактами.
Например, одна компания разрабатывает виртуальную машину FHE, позволяющую разработчикам писать код смарт-контрактов для работы с примитивами FHE. Этот подход может решить текущие проблемы конфиденциальности в блокчейне, сделать возможными такие приложения, как зашифрованные платежи и онлайн-ставки, сохраняя при этом график транзакций, что делает его более дружелюбным к регуляторам по сравнению с другими решениями для обеспечения конфиденциальности.
FHE также может улучшить пользовательский опыт проектов конфиденциальности через скрытый поиск сообщений (OMR), позволяя клиентам кошелька синхронизировать данные без раскрытия содержимого доступа.
Однако FHE не может напрямую решить проблему масштабируемости блокчейна. Комбинирование FHE с нулевыми доказательствами (ZKP) может помочь решить некоторые проблемы масштабируемости. Проверяемое FHE может гарантировать правильное выполнение вычислений, предоставляя надежный механизм вычислений для среды блокчейна.
FHE и ZKP являются взаимодополняющими технологиями, но служат разным целям. ZKP позволяет выполнять проверяемые вычисления и обладает нулевыми знаниями, обеспечивая защиту конфиденциальности для частных состояний. Однако ZKP не может обеспечить конфиденциальность для общих состояний, что имеет решающее значение для многих децентрализованных платформ приложений. FHE и многопартийные вычисления (MPC) могут компенсировать этот недостаток, позволяя выполнять вычисления над зашифрованными данными без раскрытия самих данных.
Развитие FHE в настоящее время отстает от ZKP на три-четыре года, но быстро находит свой путь. Проекты первого поколения FHE уже начали тестирование, а основная сеть ожидается в запуске позже в этом году. Несмотря на то, что вычислительные затраты FHE все еще выше, чем у ZKP, его потенциал для массового применения уже проявляется. Как только FHE войдет в производственную среду и достигнет масштабируемости, ожидается, что он будет развиваться так же быстро, как и ZK Rollups.
Применение FHE сталкивается с некоторыми проблемами, включая вычислительную эффективность и управление ключами. Вычисления в операции самозагрузки FHE являются вычислительно интенсивными, но алгоритмические улучшения и инженерные оптимизации постоянно повышают его эффективность. Для некоторых специфических приложений, таких как машинное обучение, альтернативные решения, не использующие самозагрузку, могут быть более эффективными.
Управление ключами также является важной задачей. Некоторые проекты полностью гомоморфного шифрования требуют управления ключами с порогом, что включает группу валидаторов с возможностью расшифровки. Этот подход требует дальнейшего развития для преодоления проблемы единой точки отказа.
Рынок полностью гомоморфного шифрования привлекает внимание множества инвесторов. Некоторые крипто-венчурные компании активно инвестируют в область FHE, осознавая его потенциал. Некоторые проекты разрабатывают приложения на основе FHE, такие как онлайн-ставки, коммерческие платежи и игры.
Пороговое полностью гомоморфное шифрование ( TFHE ) сочетает FHE с MPC и технологиями блокчейна, что особенно многообещающе и открывает новые области применения. Дружественность разработчиков FHE позволяет программировать на распространенных языках смарт-контрактов, что повышает его практическую значимость в разработке приложений.
Регуляторная среда FHE различается в разных регионах. Несмотря на то, что конфиденциальность данных в целом поддерживается, финансовая конфиденциальность остается спорной областью. FHE имеет потенциал для усиления защиты конфиденциальности данных, позволяя пользователям сохранять права собственности на данные и, возможно, извлекать из них выгоду, одновременно поддерживая такие социальные преимущества, как целевая реклама.
Смотря в будущее, ожидается, что теоретические исследования, разработка программного обеспечения, оптимизация аппаратного обеспечения и улучшение алгоритмов сделают полностью гомоморфное шифрование все более практичным. Развитие полностью гомоморфного шифрования переходит от теоретических исследований к стадии практического применения, и ожидается, что в течение следующих трех-пяти лет будут достигнуты значительные успехи.
В целом, FHE находится на переднем крае революции в области шифрования, предлагая новые возможности для решений по обеспечению конфиденциальности и безопасности. С постоянным прогрессом технологий и продолжающимся интересом со стороны венчурного капитала, FHE, вероятно, будет широко применяться для решения ключевых вопросов масштабируемости блокчейна и защиты конфиденциальности. С развитием технологий FHE имеет потенциал открыть новые возможности для различных инновационных приложений в экосистеме шифрования.
На этой странице может содержаться сторонний контент, который предоставляется исключительно в информационных целях (не в качестве заявлений/гарантий) и не должен рассматриваться как поддержка взглядов компании Gate или как финансовый или профессиональный совет. Подробности смотрите в разделе «Отказ от ответственности» .
Полностью гомоморфное шифрование FHE: будущее решений для конфиденциальности и масштабируемости Блокчейн
Полностью гомоморфное шифрование ( FHE ) развитие и применение
Концепция полностью гомоморфного шифрования ( FHE ) восходит к 70-м годам XX века, но долгое время оставалась труднореализуемой. Основная идея FHE заключается в выполнении вычислений на зашифрованных данных без предварительного расшифрования. Ранее возможно было выполнять лишь простые операции сложения, вычитания, умножения и деления на зашифрованных данных, что называлось частичным гомоморфным шифрованием. В 2009 году Крейг Джентри достиг значительного прорыва, продемонстрировав возможность выполнения произвольных вычислений на зашифрованных данных, что способствовало развитию FHE.
FHE является продвинутой технологией шифрования, позволяющей выполнять вычисления непосредственно над зашифрованными данными без их расшифровки. Это означает, что можно выполнять операции над шифротекстом и генерировать зашифрованный результат, который после расшифровки совпадает с результатом выполнения тех же операций над исходным открытым текстом.
Ключевые характеристики FHE включают:
Однородность: операции сложения или умножения над шифротекстом эквивалентны тем же операциям над открытым текстом.
Управление шумом: Шифрование FHE вносит шум для обеспечения безопасности, но после каждой операции шум увеличивается. Контроль и минимизация шума имеют решающее значение для обеспечения точности вычислений.
Неограниченные операции: В отличие от частичного гомоморфного шифрования (PHE) и некоторого гомоморфного шифрования (SHE), FHE поддерживает неограниченное количество операций сложения и умножения, позволяя выполнять любые типы вычислений над зашифрованными данными.
Основная проблема, с которой сталкивается FHE, заключается в вычислительной эффективности. Расходы на вычисления с шифрованными данными могут превышать расходы на вычисления с открытыми данными в 10,000 до 1,000,000 раз. Истинное полностью гомоморфное шифрование достигается только тогда, когда возможно произвести бесконечное количество сложений и умножений над шифрованными данными.
Гомоморфное шифрование можно разделить на следующие категории в зависимости от степени реализации:
Основное преимущество FHE заключается в том, что он позволяет выполнять любые типы вычислений на зашифрованных данных, одновременно обеспечивая конфиденциальность и безопасность всего процесса.
В области блокчейна Гомоморфное шифрование (FHE) обещает стать ключевой технологией для решения проблем масштабируемости и защиты конфиденциальности. Современные блокчейн-системы в целом прозрачны, все транзакции и переменные смарт-контрактов являются публичными. FHE может преобразовать полностью прозрачный блокчейн в частично зашифрованную форму, одновременно сохраняя контроль над смарт-контрактами.
Например, одна компания разрабатывает виртуальную машину FHE, позволяющую разработчикам писать код смарт-контрактов для работы с примитивами FHE. Этот подход может решить текущие проблемы конфиденциальности в блокчейне, сделать возможными такие приложения, как зашифрованные платежи и онлайн-ставки, сохраняя при этом график транзакций, что делает его более дружелюбным к регуляторам по сравнению с другими решениями для обеспечения конфиденциальности.
FHE также может улучшить пользовательский опыт проектов конфиденциальности через скрытый поиск сообщений (OMR), позволяя клиентам кошелька синхронизировать данные без раскрытия содержимого доступа.
Однако FHE не может напрямую решить проблему масштабируемости блокчейна. Комбинирование FHE с нулевыми доказательствами (ZKP) может помочь решить некоторые проблемы масштабируемости. Проверяемое FHE может гарантировать правильное выполнение вычислений, предоставляя надежный механизм вычислений для среды блокчейна.
FHE и ZKP являются взаимодополняющими технологиями, но служат разным целям. ZKP позволяет выполнять проверяемые вычисления и обладает нулевыми знаниями, обеспечивая защиту конфиденциальности для частных состояний. Однако ZKP не может обеспечить конфиденциальность для общих состояний, что имеет решающее значение для многих децентрализованных платформ приложений. FHE и многопартийные вычисления (MPC) могут компенсировать этот недостаток, позволяя выполнять вычисления над зашифрованными данными без раскрытия самих данных.
Развитие FHE в настоящее время отстает от ZKP на три-четыре года, но быстро находит свой путь. Проекты первого поколения FHE уже начали тестирование, а основная сеть ожидается в запуске позже в этом году. Несмотря на то, что вычислительные затраты FHE все еще выше, чем у ZKP, его потенциал для массового применения уже проявляется. Как только FHE войдет в производственную среду и достигнет масштабируемости, ожидается, что он будет развиваться так же быстро, как и ZK Rollups.
Применение FHE сталкивается с некоторыми проблемами, включая вычислительную эффективность и управление ключами. Вычисления в операции самозагрузки FHE являются вычислительно интенсивными, но алгоритмические улучшения и инженерные оптимизации постоянно повышают его эффективность. Для некоторых специфических приложений, таких как машинное обучение, альтернативные решения, не использующие самозагрузку, могут быть более эффективными.
Управление ключами также является важной задачей. Некоторые проекты полностью гомоморфного шифрования требуют управления ключами с порогом, что включает группу валидаторов с возможностью расшифровки. Этот подход требует дальнейшего развития для преодоления проблемы единой точки отказа.
Рынок полностью гомоморфного шифрования привлекает внимание множества инвесторов. Некоторые крипто-венчурные компании активно инвестируют в область FHE, осознавая его потенциал. Некоторые проекты разрабатывают приложения на основе FHE, такие как онлайн-ставки, коммерческие платежи и игры.
Пороговое полностью гомоморфное шифрование ( TFHE ) сочетает FHE с MPC и технологиями блокчейна, что особенно многообещающе и открывает новые области применения. Дружественность разработчиков FHE позволяет программировать на распространенных языках смарт-контрактов, что повышает его практическую значимость в разработке приложений.
Регуляторная среда FHE различается в разных регионах. Несмотря на то, что конфиденциальность данных в целом поддерживается, финансовая конфиденциальность остается спорной областью. FHE имеет потенциал для усиления защиты конфиденциальности данных, позволяя пользователям сохранять права собственности на данные и, возможно, извлекать из них выгоду, одновременно поддерживая такие социальные преимущества, как целевая реклама.
Смотря в будущее, ожидается, что теоретические исследования, разработка программного обеспечения, оптимизация аппаратного обеспечения и улучшение алгоритмов сделают полностью гомоморфное шифрование все более практичным. Развитие полностью гомоморфного шифрования переходит от теоретических исследований к стадии практического применения, и ожидается, что в течение следующих трех-пяти лет будут достигнуты значительные успехи.
В целом, FHE находится на переднем крае революции в области шифрования, предлагая новые возможности для решений по обеспечению конфиденциальности и безопасности. С постоянным прогрессом технологий и продолжающимся интересом со стороны венчурного капитала, FHE, вероятно, будет широко применяться для решения ключевых вопросов масштабируемости блокчейна и защиты конфиденциальности. С развитием технологий FHE имеет потенциал открыть новые возможности для различных инновационных приложений в экосистеме шифрования.