FHE: Jalan Masa Depan Perhitungan Enkripsi

Enkripsi homomorfik sepenuhnya (FHE) adalah teknologi kriptografi canggih yang memungkinkan perhitungan langsung pada data yang dienkripsi, sehingga memungkinkan pemrosesan data sembari melindungi privasi. FHE memiliki aplikasi potensial di berbagai bidang seperti keuangan, kesehatan, dan komputasi awan, tetapi saat ini masih memerlukan waktu untuk komersialisasi, terutama karena biaya komputasi dan memori yang besar.

Prinsip Dasar FHE

Inti dari FHE adalah menyembunyikan informasi asli melalui polinomial. Misalnya, untuk enkripsi angka 2, mungkin akan:

1. Pilih polinomial kunci s(x)
2. Menghasilkan polinomial acak a(x)
3. Hasilkan sebuah polinomial "noise" kecil e(x)
4. enkripsi hasil c(x) = 2 + a(x)*s(x) + e(x)

Pengenalan noise bertujuan untuk mencegah dugaan kunci melalui beberapa input. Namun, noise juga membawa masalah - perhitungan berulang dapat menyebabkan akumulasi noise, yang akhirnya membuat hasil tidak dapat didekripsi dengan benar. Untuk mengatasi masalah ini, FHE menggunakan beberapa teknik:

• Peralihan kunci: Mengompres ukuran ciphertext
• Pergantian modulus: mengurangi anggaran kebisingan
• Bootstrapping: Mengatur ulang kebisingan ke tingkat awal

Saat ini, skema FHE yang umum menggunakan teknologi bootstrap, tetapi biaya komputasinya sangat besar. Sebuah dekripsi AES-128 biasa mungkin memerlukan sumber daya 500 juta kali lebih banyak dalam FHE.

Tantangan yang Dihadapi FHE

DARPA meluncurkan program DPRIVE pada tahun 2021, yang bertujuan untuk meningkatkan kecepatan perhitungan FHE menjadi 1/10 dari perhitungan biasa. Program ini terutama berfokus pada beberapa aspek berikut:

1. Tingkatkan panjang kata prosesor menjadi 1024 bit atau lebih tinggi
2. Mengembangkan prosesor ASIC khusus
3. Membangun arsitektur paralel MIMD

Meskipun demikian, rencana DPRIVE masih belum mencapai target yang diharapkan. Implementasi teknologi FHE masih menghadapi tantangan besar, terutama dalam hal perangkat keras.

Aplikasi FHE dalam Blockchain

Dalam bidang blockchain, FHE dapat digunakan untuk melindungi privasi on-chain, privasi data pelatihan AI, privasi pemungutan suara on-chain, dan lainnya. Beberapa proyek juga melihat FHE sebagai solusi potensial untuk masalah MEV. Namun, transaksi yang sepenuhnya terenkripsi juga dapat menghapus efek positif dari MEV, sekaligus secara signifikan meningkatkan persyaratan operasional node.

Proyek FHE Utama

Saat ini, proyek FHE utama termasuk:

• Zama: Berdasarkan skema TFHE, menyediakan tumpukan pengembangan lengkap
• Fhenix: membangun Layer 2 Optimism yang mengutamakan privasi
• Privasea: fokus pada pengolahan data LLM
• Inco Network: Membangun FHE Layer 1
• Arcium: menggabungkan teknologi FHE, MPC, dan ZK
• Mind Network: menggabungkan model Restaking

Octra mengadopsi teknologi FHE inovatif berbasis hypergraphs, dan membangun bahasa kontrak pintar baru serta mekanisme konsensus ML-consensus.

Harapan

Teknologi FHE masih berada pada tahap awal, dan perkembangannya tertinggal dibandingkan teknologi ZK. Faktor-faktor yang membatasi terutama termasuk biaya tinggi, kesulitan rekayasa yang besar, dan prospek bisnis yang tidak jelas. Seiring dengan semakin banyaknya dana dan perhatian yang masuk, diharapkan akan ada lebih banyak proyek FHE yang muncul. Implementasi chip FHE akan menjadi kunci untuk komersialisasi teknologi ini.

Meskipun menghadapi berbagai tantangan, FHE sebagai teknologi dengan prospek luas, diharapkan dapat membawa perubahan mendalam di bidang pertahanan, keuangan, kesehatan, dan lainnya. Dengan kemajuan teknologi dan perluasan skenario aplikasi, FHE pada akhirnya akan menyambut momen ledakan.