Công nghệ FHE: Chìa khóa tương lai để mã hóa dữ liệu riêng tư

Toàn đồng mã hóa ( FHE ) là một công nghệ mã hóa tiên tiến, cho phép tính toán trực tiếp trên dữ liệu trong trạng thái mã hóa. Điều này có nghĩa là có thể xử lý dữ liệu nhạy cảm trong khi vẫn bảo vệ quyền riêng tư. FHE có tiềm năng ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như 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 lớn.

Nguyên lý cơ bản của FHE

Cốt lõi của FHE là ẩn dữ liệu gốc thông qua đa thức và chuyển đổi tính toán thành dạng mạch. Chủ yếu liên quan đến một số khái niệm chính sau đây:

• Đa thức mã hóa: Sử dụng đa thức ngẫu nhiên và đa thức khóa để mã hóa dữ liệu
• Tiếng ồn: Giới thiệu sai số ngẫu nhiên nhỏ để tăng cường độ an toàn
• Biểu diễn mạch: Chuyển đổi quá trình tính toán thành mạch được tạo thành từ các cổng cộng và cổng nhân.
• Quản lý tiếng ồn: Kiểm soát sự gia tăng tiếng ồn thông qua chuyển đổi khóa, chuyển đổi số mô và các công nghệ khác.
• Tự khởi động ( Bootstrap ): Đặt lại tiếng ồn để hỗ trợ tính toán độ sâu vô hạn

Hiện tại, các phương án FHE chủ yếu đều dựa trên công nghệ tự khởi động, bao gồm BGV, BFV, CKKS, v.v.

Thử thách mà FHE phải đối mặt

Vấn đề lớn nhất của FHE là chi phí tính toán rất cao. So với tính toán thông thường, hiệu suất của FHE thấp hơn khoảng 500 triệu lần. Để cải thiện hiệu suất, DARPA đã khởi động chương trình DPRIVE, với mục tiêu nâng tốc độ tính toán FHE lên 1/10 so với tính toán thông thường. Chủ yếu tập trung vào những khía cạnh sau:

• Tăng độ dài từ xử lý
• Phát triển bộ xử lý ASIC chuyên dụng
• Xây dựng kiến trúc song song MIMD

Mặc dù tiến triển chậm, nhưng FHE vẫn có giá trị độc đáo trong việc bảo vệ dữ liệu nhạy cảm, đặc biệt trong các lĩnh vực quân sự, y tế.

Ứng dụng của FHE trong blockchain

Trong lĩnh vực blockchain, FHE chủ yếu được sử dụng để bảo vệ dữ liệu riêng tư, chẳng hạn như:

• Giao dịch riêng tư trên chuỗi
• Quyền riêng tư dữ liệu đào tạo AI
• Bỏ phiếu riêng tư trên chuỗi
• Bảo vệ MEV

Nhưng chi phí tính toán cao của FHE cũng mang lại thách thức cho các ứng dụng blockchain, cần phải cân nhắc giữa quyền riêng tư và hiệu suất.

Dự án FHE chính

Hiện tại, dự án FHE chủ yếu dựa trên công nghệ được xây dựng bởi Zama, bao gồm:

• Fhenix: Layer 2 ưu tiên quyền riêng tư
• Privasea: Tính toán dữ liệu LLM
• Inco Network: Layer 1 dựa trên fhEVM
• Mind Network: Giải pháp Restaking

Zama dựa trên TFHE cung cấp một chuỗi công cụ phát triển khá hoàn chỉnh. Octra thì áp dụng một lộ trình công nghệ mới dựa trên hypergraphs.

Triển vọng tương lai

FHE vẫn đang ở giai đoạn đầu, đối mặt với nhiều thách thức về công nghệ và thương mại hóa. Tuy nhiên, với sự đầu tư nhiều hơn về vốn và nhân tài, cũng như sự phát triển của các chip chuyên dụng, FHE có triển vọng đóng vai trò quan trọng trong các lĩnh vực then chốt như quốc phòng, tài chính, y tế. Mặc dù con đường còn dài, FHE là công nghệ then chốt cho việc bảo vệ quyền riêng tư trong tương lai, vẫn xứng đáng để chúng ta tiếp tục theo dõi và khám phá.