FHE: Будущее приватных вычислений

FHE( полностью гомоморфное шифрование ) является передовой технологией шифрования, которая позволяет проводить вычисления непосредственно на зашифрованных данных, защищая конфиденциальность при обработке данных. FHE имеет потенциальные приложения в таких областях, как финансы, здравоохранение, облачные вычисления и др., но в настоящее время коммерциализация требует времени, основная проблема заключается в его огромных вычислительных и объемных затратах.

Основные принципы

Ядро FHE заключается в скрытии исходной информации с помощью многочлена. Процесс шифрования включает в себя выбор ключевого многочлена, генерацию случайного многочлена и небольшого "ошибочного" многочлена. Для борьбы с проблемой роста шума FHE использует следующие технологии:

• Переключение ключа: уменьшение размера зашифрованного текста
• Переключение модуляции: уменьшение бюджета шума
• Bootstrap: Сбросить шум до исходного уровня

В настоящее время основные схемы FHE используют технологию Bootstrap, но вычислительные затраты огромны.

Столкновение с вызовами

Расходы на вычисления с полным гомоморфным шифрованием (FHE) в миллионы раз превышают расходы на обычные вычисления. DARPA США запустила программу Dprive, целью которой является увеличение скорости вычислений FHE до 1/10 от скорости обычных вычислений. Основное внимание уделяется следующим аспектам:

• Увеличить длину слова процессора
• Построение ASIC-процессоров
• Построение параллельной архитектуры MIMD

Хотя прогресс медленный, FHE по-прежнему имеет важное значение для защиты конфиденциальных данных, особенно в эпоху постквантовых технологий.

Применение блокчейна

FHE в блокчейне в основном используется для защиты конфиденциальности данных, области применения включают конфиденциальность в цепочке, конфиденциальность данных для обучения ИИ, конфиденциальность голосования в цепочке и т.д. Также рассматривается как одно из потенциальных решений для MEV. Однако полностью зашифрованные транзакции также могут создать новые проблемы.

Основные проекты

• Zama: на основе схемы TFHE построен довольно полный стек разработки
• Octra: использует технологию гиперграфов для реализации загрузки, создала новый язык смарт-контрактов

Перспективы

Технология FHE все еще находится на ранней стадии и сталкивается с множеством вызовов. Однако с притоком большего количества средств и талантов, а также с внедрением FHE-микросхем, она может привести к глубоким преобразованиям в таких областях, как оборона, финансы и медицина. FHE, как многообещающая технология, имеет светлое будущее.