Tecnología FHE: la clave del futuro para la encriptación de datos privados

La encriptación homomórfica completa ( FHE ) es una tecnología de encriptación avanzada que permite realizar cálculos directamente sobre datos en estado encriptado. Esto significa que se pueden procesar datos sensibles mientras se protege la privacidad. FHE tiene aplicaciones potenciales en varios campos como finanzas, salud, y computación en la nube, pero su comercialización aún requiere tiempo, principalmente debido a sus enormes costos de computación y memoria.

Principios básicos de FHE

El núcleo de FHE es ocultar los datos originales a través de polinomios y transformar los cálculos en forma de circuitos. Los conceptos clave involucrados son los siguientes:

• Encriptación polinómica: utilizar polinomios aleatorios y polinomios de clave para encriptar los datos
• Ruido: Introducir pequeños errores aleatorios para aumentar la seguridad
• Representación del circuito: transformar el proceso de cálculo en un circuito compuesto por puertas de suma y multiplicación.
• Gestión de ruido: Controlar el crecimiento del ruido a través de tecnologías como el cambio de clave y el cambio de módulo.
• Autoinicio ( Bootstrap ): restablecer el ruido para soportar cálculos de profundidad infinita

Los esquemas FHE más populares en la actualidad se basan en la técnica de autoarranque, incluyendo BGV, BFV, CKKS, entre otros.

Desafíos que enfrenta FHE

El mayor problema de FHE es el enorme costo computacional. En comparación con el cálculo normal, la eficiencia de FHE es aproximadamente 500 millones de veces más baja. Para mejorar el rendimiento, DARPA lanzó el programa DPRIVE, cuyo objetivo es aumentar la velocidad de cálculo de FHE a 1/10 del cálculo normal. Se abordarán principalmente los siguientes aspectos:

• Aumentar la longitud de la palabra del procesador
• Procesador ASIC dedicado al desarrollo
• Construir una arquitectura paralela MIMD

A pesar de los avances lentos, la FHE sigue teniendo un valor único en la protección de datos sensibles, especialmente en áreas como la militar y la médica.

Aplicaciones de FHE en la cadena de bloques

En el campo de la blockchain, FHE se utiliza principalmente para proteger datos de privacidad, como:

• Transacciones de privacidad en cadena
• Privacidad de los datos de entrenamiento de IA
• Votación privada en la cadena
• Protección MEV

Pero el alto costo computacional de FHE también presenta desafíos para las aplicaciones de blockchain, requiriendo un equilibrio entre privacidad y eficiencia.

Principales proyectos de FHE

Actualmente, el proyecto FHE se basa principalmente en la tecnología construida por Zama, que incluye:

• Fhenix: Layer 2 priorizando la privacidad
• Privasea: cálculo de datos LLM
• Inco Network: Layer 1 basado en fhEVM
• Mind Network: Plan de Restaking

Zama proporciona una cadena de herramientas de desarrollo bastante completa basada en TFHE. Octra, por otro lado, adopta una nueva ruta tecnológica basada en hipergrafos.

Perspectivas futuras

FHE todavía se encuentra en una etapa temprana, enfrentando numerosos desafíos técnicos y de comercialización. Sin embargo, con la inversión de más fondos y talento, así como el desarrollo de chips dedicados, se espera que FHE desempeñe un papel importante en campos clave como la defensa, las finanzas y la salud. A pesar de que el camino es largo, FHE, como tecnología clave para la protección de la privacidad en el futuro, sigue siendo digna de nuestra atención y exploración continua.