FHE, ZK và MPC: So sánh ba công nghệ mã hóa

Trong lĩnh vực mã hóa, mã hóa toàn phần (FHE), chứng minh không kiến thức (ZK) và tính toán an toàn nhiều bên (MPC) là ba công nghệ được quan tâm nhiều. Mặc dù chúng đều nhằm bảo vệ quyền riêng tư và an ninh dữ liệu, nhưng mỗi công nghệ có những đặc điểm và bối cảnh ứng dụng riêng. Bài viết này sẽ so sánh chi tiết ba công nghệ này, khám phá nguyên lý hoạt động của chúng và ứng dụng trong các lĩnh vực như blockchain.

Bằng chứng không kiến thức ( ZK ): chứng minh mà không tiết lộ

Công nghệ chứng minh không tri thức nhằm giải quyết vấn đề làm thế nào để xác minh tính xác thực của thông tin mà không tiết lộ nội dung cụ thể. Nó được xây dựng trên nền tảng mã hóa, cho phép một bên ( người chứng minh ) chứng minh cho bên kia ( người xác minh ) rằng họ biết một bí mật nào đó mà không cần tiết lộ bất kỳ thông tin nào về bí mật đó.

Lấy một ví dụ, nếu Alice muốn chứng minh với nhân viên cho thuê xe Bob rằng tình hình tín dụng của cô ấy tốt, nhưng không muốn cung cấp chi tiết về sao kê ngân hàng. Lúc này, "điểm tín dụng" mà các ngân hàng hoặc phần mềm thanh toán cung cấp có thể được coi là một loại chứng minh không kiến thức. Alice có thể chứng minh rằng điểm tín dụng của cô ấy đạt yêu cầu, trong khi Bob không cần biết thông tin tài khoản cụ thể của Alice.

Trong lĩnh vực blockchain, một ứng dụng điển hình của công nghệ ZK là tiền mã hóa. Lấy Zcash làm ví dụ, khi người dùng thực hiện giao dịch, họ cần tạo ra một bằng chứng ZK. Bằng chứng này có thể chứng minh với thợ mỏ tính hợp pháp của giao dịch, đồng thời bảo vệ tính ẩn danh của danh tính người dùng. Thợ mỏ có thể xác minh giao dịch và thêm nó vào blockchain mà không biết danh tính cụ thể của người gửi.

Tính toán an toàn đa bên(MPC): Tính toán chung không rò rỉ

Công nghệ tính toán an toàn nhiều bên chủ yếu được sử dụng để giải quyết cách thức cho phép nhiều bên tham gia thực hiện tính toán hợp tác một cách an toàn mà không tiết lộ thông tin nhạy cảm. MPC cho phép nhiều người tham gia hoàn thành một nhiệm vụ tính toán mà không cần bất kỳ bên nào tiết lộ dữ liệu đầu vào của mình.

Ví dụ, nếu Alice, Bob và Carol muốn tính lương trung bình của ba người nhưng không muốn tiết lộ số lương cụ thể của từng người. Bằng cách sử dụng công nghệ MPC, họ có thể chia lương của mình thành ba phần và trao đổi hai phần với hai người còn lại. Mỗi người sẽ cộng các số nhận được và sau đó chia sẻ tổng số này. Cuối cùng, ba người sẽ tính tổng ba kết quả cộng lại, từ đó có được giá trị trung bình, nhưng không thể xác định lương chính xác của người khác.

Trong ngành mã hóa, công nghệ MPC được áp dụng để phát triển các giải pháp ví an toàn hơn. Một số nền tảng giao dịch đã ra mắt ví MPC chia nhỏ khóa riêng thành nhiều mảnh, lưu trữ ở các vị trí khác nhau như điện thoại của người dùng, đám mây và sàn giao dịch. Cách này không chỉ nâng cao tính bảo mật mà còn mang lại cơ chế khôi phục thuận tiện hơn cho người dùng.

Toàn đồng tính mã hóa ( FHE ): Mã hóa tính toán an toàn ngoài

Công nghệ mã hóa toàn phần giải quyết vấn đề làm thế nào để mã hóa dữ liệu nhạy cảm, sao cho dữ liệu đã được mã hóa có thể được giao cho bên thứ ba không đáng tin cậy để thực hiện tính toán hỗ trợ, trong khi kết quả tính toán vẫn có thể được người nắm giữ dữ liệu gốc giải mã chính xác.

Trong hệ thống FHE, Alice có thể thêm tiếng ồn vào dữ liệu gốc của mình để mã hóa, sau đó chuyển dữ liệu đã mã hóa cho Bob để xử lý tính toán. Bob sử dụng sức mạnh tính toán mạnh mẽ của mình để thực hiện các thao tác trên dữ liệu đã mã hóa, nhưng không thể biết được nội dung thực sự của dữ liệu. Cuối cùng, Alice sử dụng khóa của mình để giải mã kết quả tính toán, nhận được kết quả tính toán thực tế.

Công nghệ FHE đặc biệt quan trọng khi xử lý dữ liệu nhạy cảm trong môi trường điện toán đám mây. Nó cho phép dữ liệu luôn ở trạng thái mã hóa trong suốt quá trình xử lý, vừa bảo vệ an toàn dữ liệu, vừa tuân thủ yêu cầu quy định về quyền riêng tư.

Trong lĩnh vực blockchain, công nghệ FHE có thể được sử dụng để cải thiện cơ chế đồng thuận PoS và hệ thống bỏ phiếu. Ví dụ, thông qua công nghệ FHE, có thể ngăn chặn các nút trong mạng PoS nhỏ đơn giản chỉ theo dõi kết quả xác thực của các nút lớn, từ đó tránh được sự tập trung hóa quá mức. Tương tự, trong việc bỏ phiếu quản trị phi tập trung, FHE có thể giúp ngăn chặn hiện tượng "theo phiếu", làm cho kết quả bỏ phiếu phản ánh sát thực hơn ý kiến của quần chúng.

Tóm tắt

Mặc dù ZK, MPC và FHE đều nhằm bảo vệ quyền riêng tư và an ninh dữ liệu, nhưng chúng có sự khác biệt về lĩnh vực ứng dụng và độ phức tạp công nghệ:

• ZK chủ yếu được sử dụng để chứng minh, phù hợp với các tình huống cần xác thực quyền hạn hoặc danh tính.
• MPC tập trung vào tính toán đồng thời nhiều bên, phù hợp với các trường hợp cần hợp tác dữ liệu nhưng vẫn phải bảo vệ quyền riêng tư của các bên.
• FHE tập trung vào việc tính toán dữ liệu mã hóa được ủy thác, đặc biệt phù hợp với các lĩnh vực như điện toán đám mây và dịch vụ AI.

Ba loại công nghệ này đều có đặc điểm riêng, và đều phải đối mặt với những thách thức khác nhau trong việc thực hiện và ứng dụng. Khi nhu cầu về an toàn dữ liệu và bảo vệ quyền riêng tư cá nhân ngày càng tăng, những công nghệ mã hóa này sẽ đóng vai trò ngày càng quan trọng trong tương lai.