FHE: Tương lai của tính toán riêng tư

FHE( mã hóa toàn phần tương đương ) là một công nghệ mã hóa tiên tiến, cho phép thực hiện tính toán trực tiếp trên dữ liệu đã mã hóa, từ đó xử lý dữ liệu trong khi bảo vệ quyền riêng tư. FHE có nhiều ứng dụng tiềm năng trong các lĩnh vực tài chính, y tế, điện toán đám mây, nhưng hiện tại việc thương mại hóa vẫn cần thời gian, vấn đề chính là chi phí tính toán và bộ nhớ lớn của nó.

Nguyên lý cơ bản

Cốt lõi của FHE là ẩn thông tin gốc thông qua đa thức. Quá trình mã hóa bao gồm việc chọn đa thức khóa, tạo ra đa thức ngẫu nhiên và đa thức "lỗi" nhỏ. Để đối phó với vấn đề tăng trưởng nhiễu, FHE đã áp dụng các kỹ thuật sau:

• Chuyển đổi khóa: Giảm kích thước văn bản mật
• Chuyển đổi mô-đun: Giảm ngân sách tiếng ồn
• Bootstrap: Đặt lại tiếng ồn về mức ban đầu

Hiện tại, các giải pháp FHE chính thống đều sử dụng công nghệ Bootstrap, nhưng chi phí tính toán rất lớn.

Những thách thức đang đối mặt

Chi phí tính toán FHE gấp hàng triệu lần so với tính toán thông thường. DARPA của Mỹ đã khởi động kế hoạch Dprive, với mục tiêu nâng tốc độ tính toán FHE lên 1/10 so với tính toán thông thường. Chủ yếu tập trung vào các khía cạnh sau:

• Tăng độ dài từ xử lý
• Xây dựng bộ xử lý ASIC
• Xây dựng kiến trúc song song MIMD

Mặc dù tiến triển chậm chạp, nhưng FHE vẫn có ý nghĩa quan trọng trong việc bảo vệ dữ liệu nhạy cảm, đặc biệt là trong thời đại hậu lượng tử.

Ứng dụng blockchain

FHE chủ yếu được sử dụng trong blockchain để bảo vệ quyền riêng tư dữ liệu, các lĩnh vực ứng dụng bao gồm quyền riêng tư trên chuỗi, quyền riêng tư dữ liệu đào tạo AI, quyền riêng tư bỏ phiếu trên chuỗi, v.v. Nó cũng được xem là một trong những giải pháp MEV tiềm năng. Tuy nhiên, giao dịch hoàn toàn được mã hóa cũng sẽ mang lại những vấn đề mới.

Dự án chính

• Zama: Dựa trên giải pháp TFHE, đã xây dựng một ngăn xếp phát triển tương đối hoàn chỉnh.
• Octra: áp dụng công nghệ hypergraphs để thực hiện bootstrap, xây dựng một ngôn ngữ hợp đồng thông minh mới

Triển vọng

Công nghệ FHE vẫn đang ở giai đoạn đầu, đối mặt với nhiều thách thức. Tuy nhiên, với sự gia tăng đầu tư và nhân tài, cũng như sự xuất hiện của các chip FHE, công nghệ này có thể mang lại những thay đổi sâu sắc trong các lĩnh vực quốc phòng, tài chính, y tế. FHE như một công nghệ hứa hẹn, tương lai rất đáng mong đợi.