Технология FHE: Будущее вычислений с защитой конфиденциальности

FHE( полное гомоморфное шифрование ) является продвинутой технологией шифрования, которая позволяет выполнять вычисления непосредственно на зашифрованных данных, обеспечивая обработку данных при защите конфиденциальности. Эта технология имеет широкие перспективы применения в таких областях, как финансы, здравоохранение и облачные вычисления. Однако коммерциализация FHE по-прежнему сталкивается с вызовами, в основном из-за огромных вычислительных и объемных затрат, а также плохой масштабируемости.

Основные принципы FHE

Ядро FHE заключается в скрытии исходной информации с помощью многочленов. Конкретный процесс включает в себя:

1. Выберите многочлен ключа
2. Генерация случайного многочлена
3. Добавить небольшой полином "ошибки"
4. Зафиксируйте исходные данные с помощью вышеупомянутого полинома.

Этот метод может эффективно скрывать исходный текст, и только зная ключ, его можно расшифровать. Однако в процессе вычислений будет вводиться шум, что приведет к неправильной расшифровке после нескольких вычислений. Для решения этой проблемы FHE использует следующие технологии:

• Переключение ключа: сжатие размера зашифрованного текста
• Переключение модуля: контроль за ростом шума
• Самозагрузка: сбросить шум до начального уровня

Сочетание этих технологий позволяет FHE поддерживать произвольные вычисления бесконечной глубины.

Проблемы, с которыми сталкивается FHE

Основная проблема FHE заключается в его огромных вычислительных затратах. По сравнению с обычными вычислениями, вычисления версии FHE могут быть медленнее в миллиарды раз. Чтобы решить эту проблему, DARPA США запустила специальную программу Dprive, надеясь оптимизировать FHE следующими способами:

• Увеличить длину слова процессора
• Разработка специализированных ASIC-процессоров
• Построение параллельной архитектуры MIMD

Но до достижения цели обычных вычислений с эффективностью 1/10 все еще есть расстояние.

Применение FHE в области блокчейна

В блокчейне FHE в основном используется для защиты конфиденциальности данных, области применения включают:

• Защита конфиденциальности на блокчейне
• Конфиденциальность данных для обучения ИИ
• Приватность голосования в блокчейне
• Проверка конфиденциальных транзакций в блокчейне

FHE также рассматривается как одно из потенциальных решений проблемы MEV. Однако из-за его огромных вычислительных затрат в настоящее время применение в области блокчейна по-прежнему сталкивается с вызовами.

Основные проекты FHE

Технология FHE все еще находится на ранней стадии, в настоящее время основные проекты включают:

• Zama: предоставляет инструменты разработки на основе TFHE
• Fhenix: создание сети второго уровня с приоритетом на конфиденциальность
• Privasea: Применение FHE для вычисления данных LLM
• Inco Network: создание сети FHE Layer 1
• Arcium: объединение технологий FHE, MPC и ZK
• Mind Network: сочетание Restaking и подсети FHE

Техническое решение Zama получило признание в нескольких проектах.

Перспективы FHE в будущем

Несмотря на то, что FHE в настоящее время сталкивается с множеством технических проблем, его потенциал в области защиты конфиденциальности по-прежнему велик. С увеличением капитала и привлечением талантов FHE, вероятно, достигнет прорывных успехов в будущем. Особенно после появления специализированных чипов FHE эта технология может привести к глубоким изменениям в таких областях, как оборона, финансы и медицина.

В целом, FHE как передовая технология, хотя в настоящее время коммерческие перспективы неясны, тем не менее, в долгосрочной перспективе имеет важное значение. В будущем, с развитием технологий и расширением областей применения, FHE может стать важным решением в области вычислений с конфиденциальностью.