Повністю гомоморфне шифрування (FHE): революційний прорив у приватності та обчисленнях

Повністю гомоморфне шифрування (FHE) – це прогресивна технологія шифрування, яка дозволяє виконувати обчислення над зашифрованими даними без їх розшифрування. Ця концепція була вперше запропонована в 70-х роках XX століття, але тільки у 2009 році проривна робота Крейга Джентрі зробила її можливою. Ядро FHE полягає в його гомоморфності, тобто операції, що виконуються над шифротекстом, еквівалентні виконанню тих самих операцій над відкритим текстом.

Ключові характеристики FHE включають:

1. Підтримка операцій додавання та множення
2. Можливість виконувати необмежену кількість операцій
3. Потрібно провести управління шумом для забезпечення точності обчислень

У порівнянні з частковим гомоморфним шифруванням (PHE) та певним гомоморфним шифруванням (SHE), повністю гомоморфне шифрування (FHE) забезпечує більш всебічні можливості шифрування обчислень. Однак FHE також стикається з викликами щодо обчислювальної ефективності, оскільки обчислення над шифротекстом можуть бути в тисячі разів або навіть мільйон разів дорожчими, ніж обчислення над відкритим текстом.

У сфері блокчейну FHE має перспективи стати ключовою технологією для вирішення проблем масштабованості та захисту конфіденційності. Він може перетворити прозорий блокчейн у частково зашифрований формат, зберігаючи при цьому контроль над смарт-контрактами. Деякі проекти розробляють віртуальну машину FHE, що дозволяє програмістам писати код смарт-контрактів, який оперує примітивами FHE. Цей підхід не лише дозволяє вирішити проблеми конфіденційності, але й може зробити можливими зашифровані платежі, ігри та інші застосування.

FHE також може покращити доступність існуючих проектів конфіденційності через пошук приватних повідомлень (OMR), вирішуючи проблеми, такі як затримка синхронізації. Однак саме FHE не вирішує безпосередньо проблеми масштабованості блокчейну, ймовірно, потрібно поєднати його з нульовими знаннями (ZKP), щоб впоратися з цим викликом.

FHE і ZKP є взаємодоповнюючими технологіями, кожна з яких має різні сценарії застосування. ZKP забезпечує перевірені обчислення та атрибути з нульовим розголошенням, тоді як FHE дозволяє обчислювати зашифровані дані без розкриття самих даних. Поєднання цих двох факторів може додати значну обчислювальну складність і тому вимагає компромісів на основі конкретних випадків використання.

На даний момент FHE відстає від ZKP приблизно на три-чотири роки в розвитку, але стрімко наздоганяє. Проект FHE першого покоління почав тестування, і очікується, що основна мережа буде запущена найближчим часом. Незважаючи на те, що FHE все ще стикається з такими проблемами, як обчислювальна ефективність і управління ключами, потенціал для великомасштабних додатків величезний.

На ринку кілька компаній розробляють технології та застосування, пов'язані з FHE. До цих компаній належать Arcium, яка спеціалізується на шифруванні, Cysic, що пропонує ZK-обчислення як послугу, Zama, яка розробляє рішення FHE, Sunscreen, що створює приватні застосування, Octra, що пропонує концепцію HFHE, Fhenix, який розробляє FHE Layer 2, Mind Network, що займається DePIN та AI, а також Inco Network, яка створює шифрування Layer 1. Ці компанії отримали значне фінансування від відомих інвестиційних установ, що відображає високий інтерес ринку до технології FHE.

Розвиток FHE також стикається з викликами регуляторного середовища. Незважаючи на те, що конфіденційність даних загалом підтримується, фінансова конфіденційність все ще перебуває в регуляторній сірій зоні. FHE має потенціал для посилення захисту конфіденційності даних, зберігаючи при цьому соціальні вигоди, такі як цільова реклама та ін.

У найближчі кілька років, з постійним удосконаленням теорії, програмного забезпечення, апаратного забезпечення та алгоритмів, FHE має потенціал стати більш практичним і широко застосовуваним. Ця технологія переходить з етапу теоретичних досліджень до стадії практичного застосування, і очікується, що протягом наступних трьох-п'яти років буде досягнуто суттєвого прогресу, що принесе революційні зміни в галузі шифрування.