FHE, ZK та MPC: порівняння трьох сучасних шифрування технологій

У сфері шифрування три технології, що викликають значну увагу: повна гомоморфна шифрування (FHE), нульове знання (ZK) та багатостороннє безпечне обчислення (MPC). Хоча всі вони спрямовані на захист конфіденційності та безпеки даних, між ними існують значні відмінності в конкретних сценаріях застосування та технічних характеристиках. У цій статті буде проведено глибоке порівняння цих трьох технологій, щоб допомогти читачам краще зрозуміти їх унікальні особливості.

Нульові знання ( ZK ): довідка без розкриття

Ядром технології нульових знань є: як перевірити правдивість певної заяви без розкриття будь-якої конкретної інформації. Ця технологія базується на міцному криптографічному фундаменті.

Прикладом може слугувати оренда автомобіля. Припустимо, що Аліса хоче довести співробітнику компанії з оренди автомобілів Бобу, що її кредитний стан хороший, але не хоче надавати детальні виписки з банку. У цьому випадку "кредитний бал", наданий банком або платіжним програмним забезпеченням, може вважатися формою нульового знання. Аліса може довести, що її кредитний рейтинг відповідає вимогам, не розкриваючи жодних деталей рахунку.

У застосуваннях блокчейну типовим прикладом технології ZK є анонімні монети. Коли користувачі здійснюють переказ, їм потрібно зберігати анонімність і доводити, що вони мають достатню кількість монет для проведення транзакції (, щоб запобігти подвійному витрачанню ). Завдяки генерації ZK-доказів, майнери можуть без знання особи трейдера перевіряти законність транзакції та додавати її в блокчейн.

Багатосторонні обчислення(MPC): спільні обчислення без розкриття

Технологія безпечних обчислень з кількома сторонами має на меті вирішення проблеми, як без розкриття чутливої інформації забезпечити безпечне спільне обчислення для кількох учасників.

Класичний сценарій використання MPC: Аліса, Боб і Керол хочуть обчислити свою середню зарплату, але не хочуть розкривати один одному свої конкретні зарплати. MPC дозволяє їм за допомогою складних математичних обчислень в кінцевому підсумку отримати середнє значення, не розкриваючи жодної особистої інформації про зарплату.

У сфері шифрування, технологія MPC широко використовується для безпеки гаманців. Деякі торгові платформи запровадили гаманці MPC, які розподіляють приватні ключі на смартфонах користувачів, у хмарі та на біржах. Цей підхід підвищує як безпеку, так і відновлюваність приватних ключів. Навіть якщо користувач втратить свій телефон, він все ще може відновити приватний ключ за допомогою інших частин.

Повна гомоморфна шифрування(FHE): обчислення в зашифрованому стані

Проблема, яку вирішує технологія повної гомоморфної криптографії: як зашифрувати чутливі дані так, щоб третя сторона могла виконувати обчислення над ними без розшифровки, а результати обчислень все ще могли бути правильно розшифровані власником оригінальних даних.

Типовим сценарієм застосування FHE є обробка конфіденційних даних у середовищі хмарних обчислень. Наприклад, медичні установи можуть завантажувати зашифровані дані медичних карток на хмарний сервер, який може виконувати аналіз даних без їх розшифрування, а в кінці повертати зашифровані результати аналізу медичним установам. Це не лише захищає конфіденційність пацієнтів, але й відповідає вимогам відповідних законодавчих актів.

У сфері блокчейну технологія FHE може бути використана для вирішення деяких проблем у мережах PoS( з підтвердженням прав власності). Наприклад, у деяких малих мережах PoS вузли можуть схилятися до простого слідування результатам верифікації великих вузлів, а не до незалежної верифікації кожної транзакції. Завдяки застосуванню технології FHE вузли можуть завершити верифікацію блоку, не знаючи відповіді інших вузлів, що посилює рівень децентралізації мережі.

Порівняння технічної складності

Ці три технології також мають різні труднощі реалізації:

• Хоча ZK має потужну теорію, проте ефективний і легкий у реалізації дизайн протоколу часто вимагає глибоких знань математики та програмування.
• MPC у реальному застосуванні потрібно вирішити проблеми координації між багатьма сторонами та ефективності комунікації, особливо коли учасників багато, витрати можуть бути дуже високими.
• Хоча концепція FHE є привабливою, її складні алгоритми шифрування призводять до низької обчислювальної ефективності в реальних застосуваннях, що залишається її основним обмеженням.

Висновок

Зі зростанням рівня цифровізації виклики, пов'язані з безпекою даних та захистом особистої інформації, стають все більш серйозними. Три передові технології шифрування - ZK, MPC та FHE - надають нам потужні інструменти для подолання цих викликів. Кожна з них відіграє важливу роль у різних сценаріях, спільно створюючи безпекову лінію у цифровому світі.