FHE: Kriptografi'nin görünmez elbisesi

Tam homomorfik şifreleme ( FHE ), şifrelenmiş veriler üzerinde doğrudan hesaplama yapabilen, böylece gizliliği korurken verileri işleme imkanı sağlayan ileri düzey bir şifreleme teknolojisidir. FHE'nin, özellikle gizlilik koruması gerektiren veri işleme ve analiz alanlarında, finans, sağlık, bulut bilişim, makine öğrenimi, oylama sistemleri, nesnelerin interneti, blockchain gizlilik koruma gibi birçok potansiyel uygulama senaryosu bulunmaktadır. Ancak, FHE'nin ticarileşmesi zaman alacaktır; ana zorluk, algoritmasının getirdiği hesaplama ve bellek yükünün büyük olması ve ölçeklenebilirliğinin düşük olmasıdır.

FHE'nin Temel İlkeleri

FHE'nin temeli, orijinal bilgiyi polinomlar aracılığıyla gizlemektir. Polinomlar, modern bilgisayarların yüksek optimizasyonlu hesaplamalar yapmasını kolaylaştıran doğrusal cebir problemlerine ve vektör hesaplamalarına dönüştürülebilir.

FHE'nin şifreleme süreci şunları içerir:

1. Anahtar polinomunu seçin
2. Rastgele çok terimli oluşturma
3. Küçük "hata" çokterimini oluşturma
4. Açık metni yukarıdaki çok terimli kombinasyon ile şifrele

Gürültü eklenmesi, anahtarın yinelemeli girdi ile tahmin edilmesini önlemek içindir. Ancak gürültü, hesaplama ile birikir ve sonunda çözülmesi imkansız hale gelebilir. Bu sorunu çözmek için, FHE aşağıdaki birkaç teknik kullanmıştır:

• Anahtar geçişi: Sıkıştırılmış şifreli metin boyutu
• Modül geçişi: gürültü artışını kontrol et
• Öz-yükleme: Gürültüyü başlangıç seviyesine sıfırlama

Şu anda birçok FHE planının somut uygulaması mevcut olup, bunlar özyükleme teknolojisi kullanmaktadır.

FHE'nin Karşılaştığı Zorluklar

FHE'nin başlıca zorluğu, hesaplama maliyetinin çok büyük olmasıdır. Normal hesaplamalara kıyasla, FHE hesaplamaları 500 milyon kat daha yavaş olabilir. ABD Savunma Bakanlığı İleri Araştırma Projeleri Ajansı (DARPA), FHE hesaplama hızını normal hesaplamaların 1/10'una çıkarmak amacıyla Dprive programını başlattı. Bu program esas olarak aşağıdaki alanlardan hareketle çalışmaktadır:

1. İşlemci kelime boyutunu artır
2. Özel ASIC işlemcileri geliştirin
3. MIMD paralel mimarisi inşa etmek

Yavaş ilerlemeye rağmen, FHE teknolojisi hassas verilerin korunmasında hala benzersiz bir öneme sahiptir, özellikle askeri, sağlık ve finans gibi alanlarda.

FHE'nin blok zincirindeki uygulamaları

Blockchain alanında, FHE esasen veri gizliliğini korumak için kullanılır, uygulama alanları şunlardır:

• Zincir Üstü Gizlilik
• AI eğitim verisi gizliliği
• Zincir Üzerinde Oy Verme Gizliliği
• Zincir Üstü Gizlilik İşlemleri İncelemesi
• MEV çözümü

Ancak FHE, doğrulayıcıların işletme maliyetlerinin önemli ölçüde artması gibi zorluklarla da karşı karşıyadır.

Ana FHE Projeleri

Şu anda çoğu FHE projesi Zama tarafından geliştirilen teknolojiyi kullanıyor, örneğin Fhenix, Privasea, Inco Network, Mind Network gibi. Bu projeler esas olarak iş modeli açısından farklılık göstermektedir.

Zama, TFHE planına dayanarak, oldukça kapsamlı bir blok zinciri + AI geliştirme yığını oluşturmuştur.

Octra, FHE'yi gerçekleştirmek için hiper grafikleri temel alan özgün bir teknoloji kullanarak yeni bir akıllı sözleşme dili ve konsensüs protokolü geliştirmiştir.

Beklentiler

FHE teknolojisi hala erken aşamalarda ve birçok zorlukla karşı karşıya.

• Performans verimliliği düşük
• Proje zorluğu yüksek
• Ticari geleceği belirsiz
• Yetersiz sermaye yatırımı

Ancak özel FHE çiplerinin geliştirilmesi ve savunma, finans, sağlık gibi kritik alanlardaki talep ile birlikte, FHE teknolojisinin bir kırılma noktası yaşamasi bekleniyor. FHE, gizli verilerin ve gelecekteki kuantum algoritmaları gibi teknolojilerle birleşme potansiyelini serbest bırakma kapasitesine sahip, bu da derin etkiler yaratabilir.