Технологія FHE: ключ до шифрування приватних даних у майбутньому

Повна гомоморфна шифрування(FHE) є сучасною технологією шифрування, яка дозволяє виконувати обчислення над даними без їх розшифровки. Це означає, що можна обробляти чутливі дані, захищаючи при цьому конфіденційність. FHE має потенційні застосування в фінансовій, медичній, хмарній обчислювальній та інших галузях, але наразі комерціалізація все ще потребує часу, в основному через великі витрати на обчислення та пам'ять.

Основні принципи FHE

Основою FHE є приховування первинних даних за допомогою多项式 і перетворення обчислень у форму електричної схеми. Основними поняттями є такі кілька ключових концепцій:

• Поліноміальне шифрування: використання випадкових поліномів та поліномів ключів для шифрування даних
• Шум: введення невеликих випадкових помилок для підвищення безпеки
• Схема електричного кола: перетворення обчислювального процесу в схему, що складається з операцій додавання та множення.
• Керування шумом: контроль зростання шуму за допомогою технологій перемикання ключів, перемикання аналогово-цифрового перетворення тощо.
• самозавантаження (Bootstrap ): скидання шуму для підтримки обчислень з нескінченною глибиною

В даний час основні схеми FHE базуються на технології самозапуску, включаючи BGV, BFV, CKKS тощо.

Виклики, з якими стикається FHE

Основною проблемою FHE є величезні обчислювальні витрати. У порівнянні з звичайними обчисленнями, ефективність FHE приблизно в 500 мільйонів разів нижча. Щоб покращити продуктивність, DARPA запустила програму DPRIVE, метою якої є підвищення швидкості обчислень FHE до 1/10 від звичайних обчислень. Основні напрямки роботи полягають у наступному:

• Збільшити довжину слова процесора
• Розробка спеціалізованих ASIC процесорів
• Побудова паралельної архітектури MIMD

Незважаючи на повільний прогрес, FHE все ще має унікальну цінність у захисті чутливих даних, особливо в військовій, медичній та інших сферах.

Застосування FHE у блокчейні

У сфері блокчейну FHE в основному використовується для захисту приватних даних, таких як:

• Приватні транзакції на ланцюгу
• Приватність даних для навчання ШІ
• Приватне голосування на ланцюгу
• Захист від MEV

Але високі обчислювальні витрати FHE також створюють виклики для застосувань блокчейну, потрібно зважити на конфіденційність та ефективність.

Основні проекти FHE

Наразі проєкт FHE в основному базується на технологіях, розроблених компанією Zama, включаючи:

• Fhenix: Layer 2 з пріоритетом конфіденційності
• Privasea:LLM обчислення даних
• Мережа Inco: рівень 1 на основі fhEVM
• Mind Network: План повторного ставлення

Zama на базі TFHE пропонує досить повний набір інструментів для розробки. Octra, у свою чергу, використовує нову технологічну лінію, засновану на гіперграфах.

Майбутнє

FHE все ще знаходиться на ранній стадії, стикаючись з численними технічними та комерційними викликами. Але з надходженням більше фінансування та кадрів, а також розвитком спеціалізованих чіпів, FHE має потенціал зіграти важливу роль у таких ключових сферах, як національна оборона, фінанси, охорона здоров'я. Незважаючи на довгий шлях, FHE як ключова технологія захисту конфіденційності майбутнього, все ще заслуговує на нашу постійну увагу та дослідження.