Полностью гомоморфное шифрование(FHE) Текущие тенденции развития и перспективы применения

Технологии шифрования сыграли важную роль в процессе человеческой цивилизации, особенно в области информационной безопасности и защиты конфиденциальности. В 2008 году Сатоши Накамото творчески объединил асимметричное шифрование и хэш-функции, разработав механизм доказательства работы, что способствовало появлению биткойна и открыло эпоху блокчейна.

С развитием технологии блокчейн некоторые передовые криптографические технологии постепенно выходят на первый план, включая доказательства нулевого знания (ZKP), многопартийные вычисления (MPC) и полностью гомоморфное шифрование (FHE). Среди них FHE, как "святой грааль" криптографии, позволяет выполнять произвольные вычисления над зашифрованными данными без их расшифровки, что реализует компонуемую приватность вычислений на блокчейне и открывает новые возможности для множества областей.

Основная характеристика полностью гомоморфного шифрования заключается в том, что оно позволяет выполнять вычисления и операции над зашифрованными данными, которые могут напрямую отображаться на открытых данных, сохраняя математические свойства зашифрованной информации неизменными. FHE поддерживает неограниченное количество вычислений и операций над зашифрованными данными.

В области полностью гомоморфного шифрования открытые продукты компаний Microsoft и Zama имеют высокое влияние. Библиотека SEAL от Microsoft поддерживает полностью гомоморфное и частично гомоморфное шифрование, предоставляя эффективный интерфейс на C++. Библиотека TFHE от Zama сосредоточена на высокопроизводительном полностью гомоморфном шифровании и предлагает услуги через интерфейс на языке C.

Для блокчейн-приложений использование схемы многопартийных безопасных вычислений с пороговым значением (TMPC) для управления ключами расшифровки является многообещающим выбором. Эта схема позволяет нескольким участникам совместно управлять ключами, и данные могут быть расшифрованы только при достижении заданного порогового количества, что повышает безопасность.

Компания Zama, кроме библиотеки TFHE, также представила два важных продукта: Concrete ML и fhEVM. Concrete ML предназначен для приватных вычислений в машинном обучении, а fhEVM поддерживает использование технологий FHE в смарт-контрактах Ethereum.

Проект Fhenix исследует возможность сочетания fhEVM с технологией Rollup для создания решения Layer2 типа FHE-Rollups. Fhenix использует схему Optimistic Rollups, стек технологий включает в себя вариант fraud prover Arbitrum Nitro, основную библиотеку fheOS и сеть пороговых сервисов (TSN) и другие компоненты.

Fhenix также внедрил модуль Relay, который позволяет различным публичным цепочкам и сетям Layer2/3 подключаться к FHE сопроцессорам для использования функций FHE. Сотрудничая с EigenLayer, Fhenix повысил эффективность и гибкость FHE сопроцессоров.

Технология FHE имеет широкие перспективы применения в таких областях, как полная цепочка игр, DeFi и ИИ:

1. Обеспечение шифрования в игре для предотвращения манипуляций в реальном времени и защиты конфиденциальности игроков.

2. Защита чувствительных данных в DeFi, снижение риска атак MEV.

3. Защита личных данных при обучении моделей ИИ.

Технология FHE получила признание от представителей отрасли, включая Виталика Бутерина. Кроме Zama и Fhenix, в экосистеме FHE есть несколько проектов, заслуживающих внимания, таких как Sunscreen, Mind Network, PADO Labs, Arcium, Inco Network, Treat и другие. Неприбыльные исследовательские и образовательные учреждения, такие как FHE.org и FHE Onchain, также предоставляют важную поддержку для развития экосистемы.

С развитием таких проектов, как Fhenix, ожидается, что технологии FHE будут широко применяться в различных областях, принося новые инновации и活力 в области блокчейна и шифрования.