Tamamen homomorfik şifreleme teknolojisinin gelişimi ve uygulamaları

Tamamen homomorfik şifreleme (FHE), şifrelenmiş veriler üzerinde şifre çözmeden hesaplama yapılmasına olanak tanıyan gelişmiş bir şifreleme teknolojisidir. Bu kavram ilk kez 1970'lerde ortaya atılmıştır, ancak 2009'a kadar çığır açıcı bir ilerleme kaydedilmemiştir. Craig Gentry, şifrelenmiş veriler üzerinde her türlü hesaplama yapabilen bir yöntemi sergilemiştir ve bu, FHE'nin doğuşunu simgeler.

FHE'nin temel özellikleri homomorfik özellik, gürültü yönetimi ve sonsuz işlem içerir. Homomorfik özellik, şifreli veriler üzerinde yapılan işlemlerin, açık veriler üzerinde yapılan işlemlerle eşdeğer olduğu anlamına gelir; bu, toplama ve çarpma işlemlerini içerir. Gürültü yönetimi, hesaplamaların doğruluğunu sağlamak için kritik öneme sahiptir, çünkü her işlem gürültüyü artırır. Kısmi homomorfik şifreleme ve belirli homomorfik şifreleme ile karşılaştırıldığında, FHE sonsuz sayıda toplama ve çarpma işlemini destekler.

Blockchain alanında, FHE ölçeklenebilirlik ve gizlilik koruma sorunlarını çözmek için potansiyel bir teknoloji olarak görülmektedir. Şeffaf bir blok zincirini kısmi şifreleme biçimine dönüştürebilirken, akıllı sözleşmelerin kontrolünü korur. Bazı projeler, programcıların FHE ilkelere dayanan akıllı sözleşme kodu yazmalarını sağlayan FHE sanal makineleri geliştirmektedir. Bu yaklaşım, mevcut blok zincirindeki gizlilik sorunlarını çözme umudu taşırken, şifreli ödemeler, oyunlar gibi uygulamaların mümkün olmasını sağlamakta ve aynı zamanda düzenleyici gereksinimleri karşılamak için işlem grafiğini korumaktadır.

FHE ayrıca, gizlilik mesajı alma (OMR) yoluyla cüzdan senkronizasyonu sorununu çözmek gibi gizlilik projelerinin kullanılabilirliğini artırabilir. Ancak, FHE kendisi doğrudan blok zincirinin ölçeklenebilirlik sorununu çözmez, bu zorluğun üstesinden gelmek için sıfır bilgi kanıtları (ZKP) ile birleştirilmesi gerekebilir.

FHE ve ZKP tamamlayıcı teknolojilerdir, her birinin avantajları vardır. ZKP, doğrulanabilir hesaplamalar ve sıfır bilgi özellikleri sunarken, FHE verileri ifşa etmeden hesaplama yapmaya olanak tanır. Bu ikisini birleştirmek hesaplama karmaşıklığını önemli ölçüde artırabilir, bu nedenle belirli kullanım durumlarına göre bir denge sağlanması gerekmektedir.

Şu anda, FHE'nin gelişimi ZKP'den yaklaşık üç ila dört yıl geride, ancak hızla yetişiyor. Birinci nesil FHE projeleri test aşamasına girdi ve bu yılın ilerleyen zamanlarında ana ağı piyasaya sürülmesi bekleniyor. FHE'nin hesaplama maliyetleri hala ZKP'den yüksek olmasına rağmen, büyük ölçekli uygulama potansiyeli belirginleşiyor.

FHE'nin karşılaştığı başlıca zorluklar arasında hesaplama verimliliği ve anahtar yönetimi bulunmaktadır. Öz-yükleme işleminin hesaplama yoğunluğu, algoritma iyileştirmeleri ve mühendislik optimizasyonları ile hafifletilmektedir. Anahtar yönetimi konusunda, bazı projeler eşik anahtar yönetim çözümlerini araştırmaktadır, ancak tek nokta arızası sorununu aşmak için daha fazla gelişmeye ihtiyaç vardır.

Pazar açısından, birçok şirket FHE ile ilgili teknolojiler ve uygulamalar geliştirmek için aktif bir şekilde çalışmaktadır. Bu şirketler arasında gizli hesaplamaya odaklanan Arcium, ZK hesaplamayı hizmet olarak sunan Cysic, FHE çözümleri geliştiren Zama, özel uygulamalar inşa eden Sunscreen, FHE blok zincir ağı başlatan Octra, FHE destekli Ethereum Layer 2'yi geliştiren Fhenix, FHE yeniden staking katmanı inşa eden Mind Network ve modüler gizli hesaplama çözümleri sunan Inco Network yer almaktadır.

Regülasyon ortamında, FHE veri gizliliğini artırma potansiyeline sahipken, sosyal faydaları da sürdürebilir. Teori, yazılım, donanım ve algoritmalardaki sürekli ilerlemelerle, FHE'nin önümüzdeki üç ila beş yıl içinde önemli bir gelişme kaydetmesi bekleniyor ve teorik araştırmalardan pratik uygulamalara geçiş yapması öngörülüyor.

Genel olarak, FHE devrim niteliğinde bir teknoloji olarak, şifreleme alanında bir dönüşüm getiriyor, blockchain ölçeklenebilirliği ve gizlilik koruması ile ilgili kritik sorunları çözme umudu taşıyor ve çeşitli yenilikçi uygulamalara yeni olasılıklar sunuyor.