Повністю гомоморфне шифрування: новий фронт приватності та безпеки Блокчейн

Повністю гомоморфне шифрування (FHE) техніка з моменту свого першого впровадження в 1970-х роках пройшла довгий шлях розвитку. У 2009 році проривне дослідження Крейга Джентрі проклало шлях для практичного застосування FHE. FHE дозволяє виконувати обчислення на зашифрованих даних без необхідності спочатку розшифровувати їх, що надає потужний інструмент для захисту конфіденційності даних.

Основні характеристики FHE включають гомоморфність, управління шумом та підтримку необмеженої кількості операцій. Він може виконувати додавання та множення над зашифрованими даними, при цьому зберігаючи ті ж результати, що й при операціях з відкритим текстом. Однак FHE також стикається з викликами, такими як обчислювальна ефективність та контроль шуму.

У сфері блокчейну FHE має стати ключовою технологією для вирішення проблем масштабованості та захисту приватності. Вона може перетворити прозорий блокчейн у частково зашифровану форму, одночасно зберігаючи контроль над смарт-контрактами. Деякі проєкти розробляють віртуальну машину FHE, яка дозволяє програмістам писати код для роботи з примітивами FHE, використовуючи Solidity. Цей підхід може вирішити поточні проблеми приватності в блокчейні, зробивши можливими зашифровані платежі, ігри та інші застосування, водночас зберігаючи відстежуваність транзакцій.

FHE також може покращити досвід користувачів у проєктах приватності, наприклад, вирішуючи проблеми синхронізації гаманців через пошук приватних повідомлень (OMR). Хоча FHE сам по собі не може безпосередньо вирішити проблеми масштабованості блокчейну, його поєднання з доведеннями з нульовим знанням (ZKP) може запропонувати рішення для цього.

FHE та ZKP є взаємодоповнюючими технологіями, кожна з яких має свої переваги. ZKP забезпечує верифіковані обчислення та властивості нульового знання, тоді як FHE дозволяє проводити обчислення без розкриття даних. Поєднання обох може суттєво збільшити складність обчислень, тому має сенс лише в певних випадках використання.

Наразі розвиток повністю гомоморфного шифрування (FHE) відстає від доказів з нульовим розголошенням (ZKP) приблизно на три-чотири роки, але швидко наздоганяє. Перші покоління проектів FHE вже почали тестування, і очікується, що основна мережа буде запущена пізніше цього року. Хоча обчислювальні витрати FHE все ще вищі, ніж у ZKP, потенціал його масового застосування вже проявився.

Застосування FHE стикається з деякими викликами, такими як обчислювальна ефективність і управління ключами. Обчислювальна інтенсивність самозавантажувальних операцій тепер зменшується за рахунок удосконалення алгоритмів і інженерної оптимізації. Управління ключами включає управління ключами за порогом, яке потребує подальшого розвитку для подолання проблеми єдиної точки відмови.

У сфері ринку кілька компаній активно розробляють рішення FHE. Zama надає бібліотеку TFHE та інші інструменти, такі як fhEVM, Sunscreen розробляє компілятор FHE, а Fhenix будує мережу Ethereum Layer 2, що підтримує FHE. Mind Network прагне застосувати FHE в сферах DePIN та AI. Ці проекти отримали значну підтримку венчурного капіталу, що демонструє довіру ринку до технології FHE.

Регуляторне середовище FHE відрізняється в залежності від регіону. Хоча конфіденційність даних має широку підтримку, фінансова конфіденційність все ще перебуває в сірій зоні. FHE має потенціал для посилення конфіденційності даних, одночасно зберігаючи соціальні вигоди.

Заглядаючи в майбутнє, з постійним удосконаленням теорії, програмного забезпечення, апаратного забезпечення та алгоритмів, повністю гомоморфне шифрування має можливість досягти значного прогресу в найближчі три-п'ять років, переходячи з етапу дослідження до практичного застосування. Як революційна технологія, повністю гомоморфне шифрування обіцяє принести інновації та нові можливості для блокчейну та ширшої екосистеми шифрування.