Развитие и применение полностью гомоморфного шифрования (FHE)

Полностью гомоморфное шифрование (FHE) — это продвинутая технология шифрования, позволяющая выполнять вычисления над зашифрованными данными без их расшифровки. Эта концепция была впервые предложена в 1970-х годах, но только в 2009 году благодаря прорывной работе Крейга Джентри были достигнуты значительные успехи. Основные характеристики FHE включают гомоморфность, управление шумом и поддержку бесконечного количества операций сложения и умножения.

FHE имеет потенциал стать ключевой технологией для масштабируемости и защиты конфиденциальности в области блокчейна. Он может преобразовать прозрачный блокчейн в частично зашифрованную форму, сохраняя при этом контроль над смарт-контрактами. Некоторые проекты разрабатывают виртуальную машину FHE, позволяющую программистам писать код смарт-контрактов, управляющих примитивами FHE. Этот подход может решить текущие проблемы конфиденциальности в блокчейне, сделав возможными такие приложения, как зашифрованные платежи, казино и т. д., при этом сохраняя отслеживаемость торговых графиков.

FHE также может улучшить пользовательский опыт в проектах конфиденциальности через поиск скрытых сообщений (OMR), позволяя клиентам кошельков синхронизировать данные, не раскрывая доступ к содержимому. Однако FHE не может непосредственно решить проблему масштабируемости блокчейна и, возможно, потребуется сочетание с доказательствами с нулевым разглашением (ZKP), чтобы справиться с этой задачей.

FHE и ZKP являются взаимодополняющими технологиями, каждая из которых служит своим целям. ZKP предоставляет проверяемые вычисления и свойства нулевого знания, в то время как FHE позволяет производить вычисления над зашифрованными данными, не раскрывая сами данные. Сочетание обоих может значительно увеличить вычислительную сложность, и, если только конкретный случай использования этого не требует, это обычно нецелесообразно.

Развитие полностью гомоморфного шифрования отстает от ZKP на три-четыре года, но быстро нагоняет. Проекты первого поколения FHE начали тестирование, и ожидается, что основная сеть будет запущена в ближайшее время. Хотя вычислительные затраты FHE все еще выше, чем у ZKP, потенциал его широкомасштабного применения уже проявился. Как только FHE войдет в производственную среду и достигнет масштабируемости, ожидается, что он будет расти так же быстро, как ZK Rollups.

Применение FHE сталкивается с некоторыми проблемами, включая вычислительную эффективность и управление ключами. Вычислительная интенсивность операций самозагрузки улучшается благодаря алгоритмическим улучшениям и инженерной оптимизации. Для определенных случаев использования, таких как машинное обучение, альтернативы, не использующие самозагрузку, могут быть более эффективными. Управление ключами также является проблемой, которую необходимо решить, особенно в проектах, требующих управления пороговыми ключами.

Рынок полностью гомоморфного шифрования привлекает внимание венчурных инвесторов. Несколько проектов разрабатывают решения на основе полностью гомоморфного шифрования, включая Arcium, Cysic, Zama, Sunscreen, Octra, Fhenix, Mind Network и Inco. Эти проекты охватывают широкий спектр областей применения, от интеллектуальных контрактов с защитой конфиденциальности до сетей конфиденциальных вычислений.

Регуляторная среда FHE различается в разных регионах. Хотя защита данных широко поддерживается, финансовая конфиденциальность все еще находится в серой зоне. FHE имеет потенциал для повышения конфиденциальности данных, позволяя пользователям сохранять право собственности на данные и, возможно, получать прибыль, одновременно сохраняя социальную пользу.

Смотря в будущее, ожидается, что теория, программное обеспечение, аппаратное обеспечение и алгоритмы FHE будут продолжать совершенствоваться, что сделает его все более практичным. FHE переходит от теоретических исследований к практическому применению, и ожидается, что в ближайшие годы будут достигнуты значительные успехи, что должно способствовать развитию различных инновационных приложений в экосистеме шифрования.