FHE:隱私計算的未來

FHE(全同態加密)是一種先進的加密技術,可以在加密數據上直接進行計算,從而在保護隱私的同時處理數據。FHE在金融、醫療、雲計算等多個領域都有潛在應用,但目前商業化仍需時日,主要問題在於其龐大的計算和內存開銷。

基本原理

FHE的核心是通過多項式來隱藏原文信息。加密過程包括選擇密鑰多項式、生成隨機多項式和小的"錯誤"多項式。爲了應對噪聲增長問題,FHE採用了以下技術:

• 密鑰切換:壓縮密文大小
• 模數切換:減小噪聲預算
• Bootstrap:重置噪聲到原始水平

目前主流FHE方案都採用Bootstrap技術,但計算開銷巨大。

面臨的挑戰

FHE計算開銷是普通計算的數億倍。美國DARPA啓動了Dprive計劃,目標是將FHE計算速度提升到普通計算的1/10。主要從以下方面着手:

• 增大處理器字長
• 構建ASIC處理器
• 構建MIMD並行架構

雖然進展緩慢,但FHE在保護敏感數據方面仍具重要意義,尤其是在後量子時代。

區塊鏈應用

FHE在區塊鏈中主要用於保護數據隱私,應用領域包括鏈上隱私、AI訓練數據隱私、鏈上投票隱私等。也被視爲潛在的MEV解決方案之一。但完全加密交易也會帶來新的問題。

主要項目

• Zama:基於TFHE方案,構建了較完善的開發堆棧
• Octra:採用hypergraphs技術實現bootstrap,構建了新的智能合約語言

展望

FHE技術仍處於早期階段,面臨諸多挑戰。但隨着更多資金和人才的湧入,以及FHE芯片的落地,有望在國防、金融、醫療等領域帶來深刻變革。FHE作爲一項極具前景的技術,未來可期。