Розвиток та застосування повністю гомоморфного шифрування

повністю гомоморфне шифрування(FHE) є передовою технологією шифрування, яка дозволяє виконувати обчислення над зашифрованими даними без їх розшифрування. Цю концепцію вперше запропонували в 70-х роках XX століття, але справжнє впровадження повністю гомоморфного шифрування стало можливим лише в 2009 році, коли Крэйг Джентрі продемонстрував, що можна виконувати довільні обчислення над зашифрованими даними.

Основні характеристики FHE включають гомоморфність, управління шумом і безмежні операції. Гомоморфність означає, що операції додавання або множення над шифротекстом еквівалентні виконанню тих же операцій над відкритим текстом. Управління шумом є критично важливим для контролю обчислювальної точності. На відміну від частково гомоморфного шифрування та деякого гомоморфного шифрування, FHE підтримує безкінечну кількість операцій додавання та множення.

У сфері блокчейн-технологій FHE має стати ключовою технологією для підвищення масштабованості та захисту конфіденційності. Він може перетворити прозорий блокчейн у частково зашифровану форму, зберігаючи при цьому контроль над смарт-контрактами. Деякі проєкти розробляють віртуальну машину FHE, що дозволяє програмістам писати код смарт-контрактів для роботи з примітивами FHE. Цей підхід може вирішити існуючі проблеми конфіденційності блокчейну, роблячи можливими зашифровані платежі, ігри та інші застосунки, зберігаючи при цьому графік транзакцій для задоволення вимог регулювання.

FHE також може покращити доступність проектів конфіденційності через пошук приватних повідомлень (OMR), вирішуючи такі проблеми, як тривалий час отримання інформації про баланс і затримка синхронізації. Хоча FHE сам по собі не може безпосередньо вирішити проблеми масштабованості блокчейну, його поєднання з нульовими знаннями може забезпечити рішення для викликів масштабованості.

FHE та нульові докази ( ZKP ) є взаємодоповнюючими технологіями. ZKP забезпечує перевірне обчислення та властивості нульових знань, тоді як FHE дозволяє виконувати обчислення над зашифрованими даними без їх розкриття. Поєднання обох суттєво збільшує обчислювальну складність, тому є практичним лише у випадках, коли це необхідно.

Розвиток FHE відстає від ZKP приблизно на три-чотири роки, але швидко наздоганяє. Проекти першого покоління FHE вже почали тестування, і очікується, що основна мережа буде запущена пізніше цього року. Хоча FHE все ще має більші обчислювальні витрати, ніж ZKP, потенціал його масового впровадження починає з'являтися.

Основні виклики, з якими стикається FHE, включають обчислювальну ефективність та управління ключами. Операції самозавантаження є обчислювально інтенсивними, але прогрес в алгоритмах та інженерні оптимізації покращують цю проблему. Для певних випадків використання можуть існувати більш ефективні альтернативи, які не потребують самозавантаження. Управління ключами також створює виклики, які потребують подальшого розвитку для подолання проблеми єдиної точки відмови.

Багато компаній розробляють технології та додатки, пов'язані з FHE:

• Arcium: надає мережу паралельних конфіденційних обчислень на базі Solana.
• Cysic: Сфокусовано на апаратному прискоренні для миттєвого генерування та перевірки нульових знань.
• Zama: Розробка рішень FHE для блокчейну та ШІ.
• Сонцезахисний крем: Допомагає інженерам використовувати FHE для створення та розгортання приватних додатків.
• Octra: пропонує новий тип HFHE, що працює на надграфі.
• Fhenix: Розробка Layer 2 Ethereum з підтримкою FHE.
• Mind Network: створення шару повторної застави FHE для DePIN та AI.
• Inco Network: Розробка модульного конфіденційного обчислення Layer 1 блокчейну.

Регуляторне середовище для повністю гомоморфного шифрування (FHE) різниться в різних регіонах. Хоча приватність даних отримує широку підтримку, фінансова приватність залишається сірою зоною. FHE має потенціал посилити приватність даних, зберігаючи при цьому соціальні вигоди.

З огляду на майбутнє, FHE очікується, що в наступні 3-5 років вона досягне значного прогресу, переходячи від теоретичних досліджень до практичного застосування. З дорослішанням технології, FHE має потенціал стимулювати розвиток різноманітних інноваційних застосувань у екосистемі шифрування.