FHE: O estado atual e o futuro da encriptação totalmente homomórfica

A encriptação totalmente homomórfica(FHE) é uma tecnologia de encriptação avançada que permite realizar cálculos diretamente sobre dados encriptados, protegendo a privacidade enquanto processa dados. A FHE tem amplas perspectivas de aplicação em áreas de processamento de dados que necessitam de proteção da privacidade, como finanças, saúde e computação em nuvem, mas devido ao seu enorme custo computacional e de memória, a comercialização ainda enfrenta desafios.

O princípio básico da encriptação totalmente homomórfica (FHE) é usar polinômios para ocultar informações do texto original e encriptar dados através de chaves, polinômios aleatórios e pequenos polinômios de "ruído". Para realizar cálculos de profundidade arbitrária, a FHE emprega técnicas como troca de chaves, troca de módulo e bootstrapping para gerenciar o ruído. Atualmente, os principais esquemas de FHE incluem BGV, BFV, TFHE e CKKS.

Os principais problemas enfrentados pela FHE são os enormes custos computacionais, que são cerca de 1 milhão de vezes mais lentos do que os cálculos comuns. Para resolver esse problema, a DARPA dos EUA lançou o programa DPRIVE, com o objetivo de aumentar a velocidade dos cálculos FHE para 1/10 dos cálculos comuns. O programa foca principalmente em aumentar o comprimento da palavra do processador, construir processadores ASIC dedicados e desenvolver arquiteturas de computação paralela.

No campo da blockchain, a FHE é principalmente utilizada para proteger a privacidade na cadeia, a privacidade dos dados de treino de IA, a privacidade das votações na cadeia, entre outros. Alguns projetos como Fhenix, Privasea, Inco Network estão a explorar a aplicação da FHE na blockchain.

Atualmente, a tecnologia FHE ainda está em estágios iniciais, enfrentando desafios como elevada dificuldade de engenharia e incertezas quanto à sua comercialização. No entanto, com a entrada de mais fundos e atenção, bem como o desenvolvimento de chips dedicados, espera-se que a FHE traga profundas transformações em setores como defesa, finanças e saúde. Apesar do desenvolvimento lento, a FHE, como uma tecnologia de ponta com uma demanda clara, ainda é promissora para o futuro.