FHE: Tương lai của tính toán bảo mật

FHE( mã hóa toàn phần ) là một công nghệ mã hóa tiên tiến, cho phép tính toán trực tiếp trên dữ liệu đã mã hóa, từ đó xử lý dữ liệu trong khi vẫn bảo vệ quyền riêng tư. Công nghệ này có nhiều triển vọng ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực tài chính, y tế, điện toán đám mây, nhưng hiện tại việc thương mại hóa vẫn cần thời gian, chủ yếu bị hạn chế bởi chi phí tính toán và bộ nhớ khổng lồ.

Nguyên lý cơ bản của FHE

Cốt lõi của FHE là ẩn thông tin gốc thông qua đa thức. Quy trình mã hóa bao gồm:

1. Chọn đa thức khóa
2. Tạo đa thức ngẫu nhiên
3. Tạo đa thức "lỗi" nhỏ
4. Kết hợp văn bản rõ ràng với đa thức ở trên để mã hóa

Phương pháp này có thể ngăn chặn việc bẻ khóa đơn giản bằng brute force, nhưng cũng gây ra vấn đề tiếng ồn. Để giải quyết vấn đề tích lũy tiếng ồn, FHE đã áp dụng một số công nghệ chính:

• Chuyển đổi khóa: Giảm kích thước văn bản mã hóa
• Chuyển đổi mô-đun: kiểm soát sự gia tăng tiếng ồn
• Tự khởi động: Đặt lại tiếng ồn về mức ban đầu

Các giải pháp FHE hiện tại chủ yếu dựa trên công nghệ tự khởi động để thực hiện tính toán độ sâu vô hạn.

Những thách thức mà FHE phải đối mặt

Thách thức lớn nhất của FHE là chi phí tính toán khổng lồ. So với tính toán thông thường, tốc độ tính toán của FHE có thể chậm hơn hàng triệu lần. Để giải quyết vấn đề này, DARPA của Hoa Kỳ đã khởi động chương trình DPRIVE, với mục tiêu nâng cao tốc độ tính toán của FHE lên 1/10 so với tính toán thông thường. Chương trình chủ yếu tập trung vào một số khía cạnh sau đây:

1. Tăng độ dài từ của bộ xử lý
2. Phát triển bộ xử lý ASIC chuyên dụng
3. Xây dựng kiến trúc song song MIMD

Mặc dù tiến độ chậm, nhưng về lâu dài, công nghệ FHE vẫn có ý nghĩa quan trọng, đặc biệt là trong việc xử lý dữ liệu nhạy cảm.

Ứng dụng của FHE trong blockchain

Trong lĩnh vực blockchain, FHE chủ yếu được sử dụng để bảo vệ quyền riêng tư của dữ liệu, các tình huống ứng dụng bao gồm:

• Quyền riêng tư trên chuỗi
• Quyền riêng tư dữ liệu đào tạo AI
• Bỏ phiếu trên chuỗi riêng tư
• Kiểm tra quyền riêng tư giao dịch trên chuỗi

FHE cũng được coi là một trong những giải pháp tiềm năng để giải quyết vấn đề MEV. Tuy nhiên, giao dịch được mã hóa hoàn toàn cũng sẽ mang lại một số vấn đề, chẳng hạn như giảm thông lượng mạng.

Các dự án FHE chính

Hiện tại, dự án FHE chủ yếu được xây dựng dựa trên thư viện công nghệ do Zama cung cấp, các dự án chính bao gồm:

• Fhenix: Xây dựng Optimism Layer 2 ưu tiên quyền riêng tư
• Privasea: Ứng dụng FHE để tính toán dữ liệu LLM
• Inco Network: Xây dựng FHE Layer 1
• Arcium: Kết hợp công nghệ FHE, MPC và ZK
• Mind Network: Giải pháp Restaking dựa trên FHE

Triển vọng tương lai

Công nghệ FHE vẫn đang ở giai đoạn đầu, đối mặt với nhiều thách thức:

1. Chi phí cao và độ khó của công trình
2. Triển vọng thương mại vẫn chưa rõ ràng
3. Thiếu vốn đầu tư

Nhưng với sự gia tăng của nhiều nguồn vốn và nhân tài, công nghệ FHE có khả năng đạt được những đột phá. Đặc biệt là sau khi chip FHE được triển khai, công nghệ này sẽ mang lại những biến đổi sâu sắc cho các ngành quốc phòng, tài chính, y tế.