Розвиток та застосування повністю гомоморфного шифрування

повністю гомоморфне шифрування(FHE) є передовим способом шифрування, який дозволяє проводити обчислення над зашифрованими даними без їх розшифрування. Цю концепцію вперше було запропоновано в 70-х роках XX століття, але протягом тривалого часу її було важко реалізувати. У 2009 році проривна робота Крейга Джентрі продемонструвала можливість виконання довільних обчислень над зашифрованими даними, що сприяло розвитку FHE.

Основні характеристики FHE включають гомоморфність, управління шумом і підтримку безмежних операцій. Гомоморфність означає, що операції додавання або множення над зашифрованими даними еквівалентні виконанню тих самих операцій над відкритими даними. Управління шумом є критично важливим для підтримки точності обчислень. На відміну від часткового гомоморфного шифрування та певного гомоморфного шифрування, FHE підтримує безмежну кількість операцій додавання та множення.

У сфері блокчейну FHE вважається ключовою технологією для вирішення проблем із масштабованістю та захистом конфіденційності. Він може перетворити повністю прозорий блокчейн на частково зашифровану форму, одночасно зберігаючи контроль над смарт-контрактами. FHE також може покращити доступність конфіденційних проєктів, таких як вирішення проблеми синхронізації гаманців через конфіденційний запит на повідомлення (OMR).

FHE та нульові знання ( ZKP ) є взаємодоповнюючими технологіями. ZKP забезпечує верифіковані обчислення та властивості нульових знань, тоді як FHE дозволяє виконувати обчислення над зашифрованими даними без розкриття самих даних. Поєднання обох може призвести до значного збільшення обчислювальної складності.

Наразі розвиток повністю гомоморфного шифрування (FHE) відстає від доказів з нульовим розголошенням (ZKP) приблизно на три-чотири роки, але швидко наздоганяє. Проекти першого покоління FHE вже почали тестування, а основна мережа планується до запуску пізніше цього року. Незважаючи на те, що обчислювальні витрати FHE все ще вищі, ніж у ZKP, його потенціал для масового впровадження є величезним.

Застосування FHE стикається з деякими викликами, включаючи обчислювальну ефективність і управління ключами. Обчислювальна інтенсивність операцій автозавантаження поступово пом'якшується завдяки вдосконаленню алгоритмів і інженерним оптимізаціям. Управління ключами, особливо в проектах, що потребують управління ключами з порогом, все ще потребує подальшого розвитку для подолання проблеми єдиної точки відмови.

Багато компаній та проєктів змагаються у сфері FHE. Деякі з них заслуговують на увагу:

1. Arcium: попередник Elusiv, це DePIN мережа на Solana, що забезпечує паралельне шифрування.

2. Cysic: Зосереджений на апаратному прискоренні для реального генерування та перевірки нульових доказів.

3. Zama: Розробка рішень FHE для блокчейну та ШІ, надання інструментів, таких як бібліотека TFHE-re, компілятор Concrete тощо.

4. Сонцезахисний крем: Допомагає інженерам використовувати повністю гомоморфне шифрування для створення та розгортання приватних додатків, відкрито випустили компілятор FHE.

5. Octra: Представлення концепції HFHE( повністю гомоморфного шифрування ) в мережі блокчейн FHE.

6. Fhenix: Ethereum Layer 2, підтримуваний FHE Rollups, реалізує конфіденційні смарт-контракти на блокчейні.

7. Mind Network: шар повторного закладання FHE для DePIN та AI, що має на меті реалізацію кінцево зашифрованого Інтернету.

8. Inco Network: Модульний конфіденційний обчислювальний Layer 1 блокчейн та загальний приватний шар Web3.

Регуляторне середовище FHE в різних регіонах різне. Незважаючи на те, що конфіденційність даних загалом підтримується, фінансова конфіденційність все ще є сірою зоною. FHE має потенціал для покращення конфіденційності даних, одночасно зберігаючи соціальні вигоди.

У наступні кілька років, завдяки постійному вдосконаленню теорії, програмного забезпечення, апаратного забезпечення та алгоритмів, повністю гомоморфне шифрування (FHE) має стати більш практичним. Воно переходить з теоретичних досліджень до стадії практичного застосування, і очікується, що за 3-5 років буде досягнуто значних успіхів. FHE має потенціал для стимулювання розвитку різноманітних інноваційних додатків у шифрувальному екосистемі, вирішуючи ключові проблеми масштабованості та захисту приватності в блокчейні.