FHE：Криптографія的隐身衣

Повністю гомоморфне шифрування ( FHE ) є передовою технологією шифрування, яка дозволяє безпосередньо виконувати обчислення на зашифрованих даних, забезпечуючи при цьому обробку даних з захистом приватності. FHE має кілька потенційних сценаріїв застосування, особливо в сферах обробки та аналізу даних, що вимагають захисту приватності, таких як фінанси, охорона здоров'я, хмарні обчислення, машинне навчання, системи голосування, Інтернет речей, захист приватності в блокчейні тощо. Проте комерціалізація FHE все ще потребує часу, основними викликами є величезні обчислювальні та пам'яткові витрати, а також погана масштабованість.

Основні принципи FHE

Основою FHE є приховування початкової інформації за допомогою багато项ників. Багато项ники можуть бути перетворені на задачі лінійної алгебри та обчислення векторів, що полегшує сучасним комп'ютерам виконання високооптимізованих обчислень.

Процес шифрування FHE включає:

1. Виберіть поліно ключів
2. Генерація випадкового многочлена
3. Генерація малого "помилкового" многочлена
4. Зашифруйте відкритий текст з наведеним вище поліномом

Введення шуму є необхідним для запобігання виведенню ключа через повторний ввід. Але шум може накопичуватися з розрахунками, в результаті чого може статися неможливість розшифрування. Для вирішення цієї проблеми FHE використовує кілька технік:

• Перемикання ключа: стиснення розміру шифротексту
• Перемикання модулів: контроль зростання шуму
• Зважування: скидання шуму до початкового рівня

На даний момент існує кілька конкретних реалізацій схем FHE, які використовують технологію самозапуску.

Виклики, з якими стикається FHE

Основним викликом FHE є величезні обсяги обчислень. У порівнянні з звичайними обчисленнями, обчислення FHE можуть бути в 500 мільйонів разів повільнішими. Агентство передових оборонних дослідницьких проектів США (DARPA) запустило програму Dprive, метою якої є підвищення швидкості обчислень FHE до 1/10 звичайних обчислень. Програма насамперед зосереджується на таких аспектах:

1. Збільшити довжину слова процесора
2. Розробка спеціалізованих ASIC процесорів
3. Побудова паралельної архітектури MIMD

Хоча просування повільне, технологія FHE все ще має унікальне значення для захисту чутливих даних, особливо в військовій, медичній та фінансовій сферах.

Застосування FHE в блокчейні

У сфері блокчейну FHE в основному використовується для захисту конфіденційності даних, напрямки застосування включають:

• Приватність на ланцюгу
• Приватність даних для навчання штучного інтелекту
• Приватність голосування в мережі
• Огляд приватних транзакцій на ланцюгу
• Рішення MEV

Але FHE також стикається з викликами, такими як значне підвищення витрат на роботу валідаторів.

Основні проекти FHE

В даний час більшість проектів FHE використовують технології, побудовані компанією Zama, такі як Fhenix, Privasea, Inco Network, Mind Network тощо. Ці проекти в основному відрізняються за комерційними моделями.

Zama на базі рішення TFHE створила досить розвинений стек розробки блокчейн+AI.

Octra використовує оригінальну технологію на базі гіперграфів для реалізації FHE, створюючи нову мову смарт-контрактів та консенсусний протокол.

Перспектива

Технологія FHE все ще перебуває на ранній стадії, стикається з численними викликами:

• Низька ефективність продуктивності
• Висока складність проекту
• Невизначеність комерційних перспектив
• Недостатнє капіталовкладення

Але з розробкою спеціалізованих FHE-чіпів та зростанням попиту в критичних сферах, таких як оборона, фінанси, медицина, технологія FHE має потенціал для прориву. FHE має потенціал звільнити приватні дані та об'єднатися з такими технологіями, як майбутні квантові алгоритми, що матиме далекосяжні наслідки.