Développement et applications du chiffrement homomorphe complet

Le chiffrement homomorphe complet (FHE) est une technologie de chiffrement avancée qui permet de réaliser des calculs sur des données chiffrées sans déchiffrement. Ce concept a été proposé pour la première fois dans les années 1970, mais ce n'est qu'en 2009 qu'il a connu des avancées significatives. Craig Gentry a montré une méthode permettant d'effectuer des calculs arbitraires sur des données chiffrées, marquant ainsi la naissance du FHE.

Les caractéristiques clés du FHE incluent l'homomorphisme, la gestion du bruit et des opérations illimitées. L'homomorphisme signifie que les opérations sur les données chiffrées sont équivalentes aux opérations sur les données en clair, y compris l'addition et la multiplication. La gestion du bruit est essentielle pour garantir l'exactitude des calculs, car chaque opération augmente le bruit. Contrairement au chiffrement homomorphe partiel et à certains types de chiffrement homomorphe, le FHE prend en charge un nombre illimité d'opérations d'addition et de multiplication.

Dans le domaine de la blockchain, le FHE est considéré comme une technologie potentielle pour résoudre les problèmes de scalabilité et de protection de la vie privée. Il peut transformer une blockchain transparente en une forme partiellement chiffrée, tout en maintenant le contrôle des contrats intelligents. Certains projets développent une machine virtuelle FHE permettant aux programmeurs d'écrire du code de contrat intelligent pour manipuler des primitives FHE. Cette approche devrait résoudre les problèmes de confidentialité actuels sur la blockchain, rendant possibles des applications telles que les paiements chiffrés, les jeux, tout en conservant le graphe des transactions pour répondre aux exigences réglementaires.

Le FHE peut également améliorer la convivialité des projets de confidentialité, par exemple en résolvant les problèmes de synchronisation des portefeuilles grâce à la récupération de messages privés (OMR). Cependant, le FHE lui-même ne résout pas directement le problème de l'évolutivité de la blockchain et pourrait nécessiter une combinaison avec des preuves à connaissance nulle (ZKP) pour relever ce défi.

Le FHE et le ZKP sont des technologies complémentaires, chacune ayant ses avantages. Le ZKP offre des computations vérifiables et des propriétés de connaissance zéro, tandis que le FHE permet d'effectuer des calculs sans exposer les données. Combiner les deux pourrait considérablement augmenter la complexité des calculs, il est donc nécessaire de peser en fonction des cas d'utilisation spécifiques.

Actuellement, le développement du chiffrement homomorphe complet (FHE) accuse environ trois à quatre ans de retard par rapport aux preuves à connaissance nulle (ZKP), mais il rattrape rapidement son retard. Les premiers projets de FHE ont commencé à être testés et le lancement du réseau principal est prévu plus tard cette année. Bien que les coûts de calcul du FHE soient encore supérieurs à ceux du ZKP, son potentiel d'application à grande échelle commence à se manifester.

Les principaux défis auxquels est confronté le chiffrement homomorphe complet incluent l'efficacité des calculs et la gestion des clés. L'intensité computationnelle des opérations de démarrage est atténuée grâce à des améliorations algorithmiques et des optimisations techniques. En ce qui concerne la gestion des clés, certains projets explorent des solutions de gestion de clés par seuil, mais elles nécessitent encore un développement supplémentaire pour surmonter les problèmes de point de défaillance unique.

Sur le marché, plusieurs entreprises développent activement des technologies et des applications liées au chiffrement homomorphe complet (FHE). Ces entreprises comprennent Arcium, qui se concentre sur le calcul confidentiel, Cysic, qui propose des services de calcul ZK, Zama, qui développe des solutions FHE, Sunscreen, qui construit des applications privées, Octra, qui lance un réseau blockchain FHE, Fhenix, qui développe un Layer 2 Ethereum prenant en charge le FHE, Mind Network, qui construit une couche de re-staking FHE, ainsi qu'Inco Network, qui propose des solutions de calcul confidentiel modulaire.

En termes d'environnement réglementaire, le chiffrement homomorphe complet a le potentiel d'améliorer la confidentialité des données tout en maintenant les bénéfices sociaux. Avec les avancées continues dans la théorie, les logiciels, le matériel et les algorithmes, le chiffrement homomorphe complet devrait connaître un développement significatif au cours des trois à cinq prochaines années, passant progressivement de la recherche théorique à des applications pratiques.

Dans l'ensemble, le FHE en tant que technologie révolutionnaire, apporte des changements dans le domaine du chiffrement, promettant de résoudre les problèmes clés de la scalabilité et de la protection de la vie privée de la blockchain, et ouvrant de nouvelles possibilités pour divers applications innovantes.