Tamamen homomorfik şifreleme teknolojisinin gelişimi ve uygulamaları

tamamen homomorfik şifreleme(FHE), şifrelenmiş veriler üzerinde şifreleme yapılmadan hesaplama yapılmasına izin veren ileri düzey bir şifreleme teknolojisidir. Bu kavram ilk olarak 1970'lerde ortaya atılmıştır, ancak 2009'da Craig Gentry şifrelenmiş veriler üzerinde rastgele hesaplama yapılabileceğini gösterene kadar tamamen homomorfik şifreleme gerçekten gerçekleştirilmiştir.

FHE'nin temel özellikleri arasında homomorfik olma, gürültü yönetimi ve sonsuz işlem bulunmaktadır. Homomorfik olma, şifrelenmiş verilere yapılan toplama veya çarpma işlemlerinin, açık verilere aynı işlemlerin uygulanmasıyla eşdeğer olduğunu ifade eder. Gürültü yönetimi, hesaplama hassasiyetinin kontrolü açısından kritik öneme sahiptir. Kısmi homomorfik şifreleme ve bazı homomorfik şifrelemelere kıyasla, FHE sonsuz sayıda toplama ve çarpma işlemini destekler.

Blockchain alanında, FHE'nin ölçeklenebilirlik ve gizlilik korumasını artırma konusunda anahtar bir teknoloji olması bekleniyor. Bu, şeffaf bir blockchain'i kısmi şifreleme biçimine dönüştürebilirken, akıllı sözleşmelerin kontrolünü de korur. Bazı projeler, programcıların FHE ilkelere göre akıllı sözleşme kodu yazmalarına olanak tanıyan FHE sanal makineleri geliştirmektedir. Bu yaklaşım, mevcut blockchain gizlilik sorunlarını çözebilir ve şifreli ödemeler, oyun gibi uygulamaların mümkün olmasını sağlayabilirken, aynı zamanda düzenleyici gereklilikleri karşılamak için işlem grafiklerini korur.

FHE, aynı zamanda gizli mesajların (OMR) ile geri alınması yoluyla gizlilik projelerinin kullanılabilirliğini artırabilir, bakiye bilgisi geri alma süresinin uzun olması ve senkronizasyon gecikmeleri gibi sorunları çözebilir. FHE'nin kendisi blockchain ölçeklenebilirlik sorunlarını doğrudan çözemese de, sıfır bilgi kanıtları ile bir araya geldiğinde ölçeklenebilirlik zorlukları için çözümler sunabilir.

FHE ve sıfır bilgi kanıtı ( ZKP ) tamamlayıcı teknolojilerdir. ZKP, doğrulanabilir hesaplama ve sıfır bilgi özellikleri sağlarken, FHE, verileri ifşa etmeden şifreli veriler üzerinde hesaplama yapmayı mümkün kılar. İkisini bir araya getirmek, hesaplama karmaşıklığını önemli ölçüde artırır, bu nedenle yalnızca belirli kullanım durumları gerektiğinde pratiktir.

FHE'nin gelişimi ZKP'den yaklaşık üç ila dört yıl geride, ancak hızla yetişiyor. İlk nesil FHE projeleri test edilmeye başladı ve bu yılın ilerleyen zamanlarında ana ağı yayınlaması bekleniyor. FHE hala ZKP'ye göre daha fazla hesaplama yüküne sahip olsa da, büyük ölçekli benimseme potansiyeli kendini gösteriyor.

FHE'nin karşılaştığı başlıca zorluklar hesaplama verimliliği ve anahtar yönetimidir. Kendini başlatma işlemi hesaplama açısından yoğun, ancak algoritma ilerlemeleri ve mühendislik optimizasyonları bu sorunu iyileştirmektedir. Belirli kullanım durumları için kendini başlatma kullanılmayan daha verimli alternatifler olabilir. Anahtar yönetimi de zorluklar getirmektedir ve tek nokta arızası sorununu aşmak için daha fazla gelişmeye ihtiyaç vardır.

Birçok şirket FHE ile ilgili teknoloji ve uygulamalar geliştiriyor:

• Arcium: Solana tabanlı paralel gizli hesaplama ağı sunar.
• Cysic: Sıfır bilgi kanıtlarını gerçek zamanlı olarak üreten ve doğrulayan donanım hızlandırmasına odaklanıyor.
• Zama: Blockchain ve AI için FHE çözümleri geliştirme.
• Güneş Kremleri: Mühendislerin FHE kullanarak özel uygulamalar oluşturmasına ve dağıtmasına yardımcı olur.
• Octra: Yeni bir HFHE önerdi, süper grafikte çalışıyor.
• Fhenix: FHE destekli Ethereum Layer 2 geliştirme.
• Zihin Ağı: DePIN ve AI için FHE yeniden teminat katmanı oluşturma.
• Inco Network: Modüler gizli hesaplama Layer 1 blok zinciri geliştiriyor.

FHE'nin düzenleyici ortamı farklı bölgelerde farklılık göstermektedir. Veri gizliliği geniş bir destek bulsa da, finansal gizlilik hâlâ gri bir alandır. FHE, veri gizliliğini artırma potansiyeline sahipken, sosyal faydayı da koruyabilir.

Geleceğe baktığımızda, FHE'nin önümüzdeki 3-5 yıl içinde önemli ilerlemeler kaydetmesi ve teorik araştırmalardan pratik uygulamalara geçiş yapması bekleniyor. Teknolojinin olgunlaşmasıyla birlikte, FHE'nin şifreleme ekosisteminde çeşitli yenilikçi uygulamaların gelişimini teşvik etmesi umuluyor.