Desarrollo y aplicación de la encriptación completamente homomórfica

La encriptación completamente homomórfica (FHE) es una tecnología de encriptación avanzada que permite realizar cálculos sobre datos encriptados sin necesidad de desencriptarlos. Este concepto fue propuesto por primera vez en la década de 1970, pero no fue hasta 2009 que se lograron avances significativos. Craig Gentry demostró un método para realizar cálculos arbitrarios sobre datos encriptados, marcando el nacimiento de la FHE.

Las características clave de FHE incluyen homomorfismo, gestión de ruido y operaciones infinitas. El homomorfismo significa que las operaciones sobre el texto cifrado son equivalentes a las operaciones sobre el texto plano, incluyendo la adición y la multiplicación. La gestión de ruido es fundamental para asegurar la precisión de los cálculos, ya que cada operación incrementa el ruido. A diferencia de la encriptación homomórfica parcial y de algún tipo de encriptación homomórfica, FHE admite un número infinito de operaciones de adición y multiplicación.

En el ámbito de la blockchain, el FHE se considera una tecnología potencial para resolver problemas de escalabilidad y protección de la privacidad. Puede transformar una blockchain transparente en una forma parcialmente encriptada, manteniendo al mismo tiempo el control de los contratos inteligentes. Algunos proyectos están desarrollando máquinas virtuales FHE que permiten a los programadores escribir código de contratos inteligentes que operan con los primitivos de FHE. Este enfoque tiene la esperanza de resolver los problemas de privacidad actuales en la blockchain, haciendo posibles aplicaciones como pagos encriptados, juegos, etc., mientras se conserva el gráfico de transacciones para satisfacer los requisitos regulatorios.

La encriptación completamente homomórfica (FHE) también puede mejorar la usabilidad de los proyectos de privacidad, como resolver problemas de sincronización de billeteras a través de la recuperación de mensajes privados (OMR). Sin embargo, la FHE por sí sola no aborda directamente el problema de escalabilidad de la blockchain, y puede necesitar combinarse con pruebas de cero conocimiento (ZKP) para enfrentar este desafío.

FHE y ZKP son tecnologías complementarias, cada una con sus ventajas. ZKP proporciona computación verificable y propiedades de conocimiento cero, mientras que FHE permite realizar cálculos sin exponer los datos. Combinar ambas puede aumentar significativamente la complejidad computacional, por lo que es necesario sopesar según el caso de uso específico.

Actualmente, el desarrollo de FHE está aproximadamente tres a cuatro años detrás de ZKP, pero está alcanzando rápidamente. Los proyectos de primera generación de FHE han comenzado a probarse y se espera que la red principal se lance más tarde este año. Aunque el costo computacional de FHE sigue siendo más alto que el de ZKP, su potencial para aplicaciones a gran escala está comenzando a hacerse evidente.

Los principales desafíos que enfrenta la encriptación completamente homomórfica incluyen la eficiencia computacional y la gestión de claves. La intensidad computacional de la operación de autoarranque se está mitigando a través de mejoras algorítmicas y optimización de ingeniería. En cuanto a la gestión de claves, algunos proyectos están explorando esquemas de gestión de claves umbral, pero aún requieren un desarrollo adicional para superar el problema de punto único de fallo.

En el aspecto del mercado, varias empresas están desarrollando activamente tecnologías y aplicaciones relacionadas con FHE. Estas empresas incluyen a Arcium, que se centra en el cifrado homomórfico, Cysic, que ofrece cálculo ZK como servicio, Zama, que desarrolla soluciones FHE, Sunscreen, que construye aplicaciones privadas, Octra, que lanza redes blockchain FHE, Fhenix, que desarrolla Ethereum Layer 2 compatible con FHE, Mind Network, que construye una capa de re-staking FHE, y Inco Network, que ofrece soluciones modulares de cálculo encriptado.

En términos de entorno regulatorio, el Cifrado homomórfico tiene el potencial de mejorar la privacidad de los datos, al mismo tiempo que mantiene los beneficios sociales. Con los avances continuos en teoría, software, hardware y algoritmos, se espera que el Cifrado homomórfico logre un desarrollo significativo en los próximos tres a cinco años, pasando gradualmente de la investigación teórica a aplicaciones prácticas.

En general, la FHE como una tecnología revolucionaria está transformando el campo de la encriptación, con la esperanza de resolver problemas clave de escalabilidad y protección de la privacidad en blockchain, y abrir nuevas posibilidades para diversas aplicaciones innovadoras.