encriptação totalmente homomórfica FHE tecnologia: situação e potencial

A tecnologia da encriptação desempenha um papel importante no progresso da civilização humana, especialmente na área da segurança da informação e proteção da privacidade. Satoshi Nakamoto combinou criativamente técnicas de encriptação, como encriptação assimétrica e funções de hash, para projetar o mecanismo de prova de trabalho do Bitcoin, inaugurando uma nova era da blockchain.

Com o desenvolvimento da indústria de blockchain, tecnologias criptográficas de ponta como provas de conhecimento zero, computação multipartidária e encriptação totalmente homomórfica estão constantemente surgindo. Entre elas, a encriptação totalmente homomórfica (FHE) permite realizar cálculos arbitrários em dados encriptados sem a necessidade de os decifrar, possibilitando cálculos de privacidade em cadeia compostos, trazendo novas possibilidades para várias áreas.

FHE visão geral

FHE, cujo nome completo é encriptação totalmente homomórfica, permite cálculos e operações infinitas sobre dados cifrados, e essas operações podem ser mapeadas diretamente para os dados em claro. Empresas como Microsoft e Zama oferecem excelentes bibliotecas de FHE de código aberto, como SEAL e TFHE, fornecendo aos desenvolvedores implementações eficientes de FHE.

O processo básico do FHE inclui:

1. Gerar par de chaves
2. Encriptar dados com a chave pública
3. Realizar cálculos homomórficos em dados encriptados
4. Descriptografar o resultado com a chave privada

Na prática, a gestão das chaves de decriptação é especialmente crítica. Podem ser adotadas soluções como a computação segura multipartidária para aumentar a segurança na gestão de chaves.

fhEVM:FHE na aplicação da blockchain

Para aplicar a FHE na blockchain, a forma ideal é encapsulá-la como uma biblioteca de código de contrato inteligente. Isso requer suporte de máquina virtual para o conjunto de instruções de operações matemáticas complexas necessárias para a FHE.

O fhEVM desenvolvido pela Zama é uma EVM totalmente homomórfica que suporta a implementação de computação privada em Solidity. Suas características principais incluem:

• Suporte a operações FHE fornecido através de contratos pré-compilados
• Mecanismo de decriptação baseado em protocolo de limiar distribuído
• Biblioteca de contratos Solidity que reduz a barreira de entrada ao desenvolvimento

fhEVM estabeleceu a base para aplicações FHE na blockchain, mas ainda enfrenta alguns desafios na aplicação prática.

FHE-Rollups: construir o ecossistema FHE

A simples fhEVM é difícil de formar um ecossistema completo, necessitando da combinação de soluções Layer2/Layer3. Fhenix, como pioneiro, explora a combinação do fhEVM com Rollup, propondo a solução Layer2 do tipo FHE-Rollups.

Fhenix utiliza a solução Optimistic Rollups, a pilha tecnológica inclui:

• Variante fraud prover do Arbitrum Nitro
• Biblioteca central fheOS
• Rede de serviços de limiar TSN

A Fhenix lançou a versão inicial Fhenix Frontier, que oferece uma biblioteca de contratos inteligentes, ferramentas de desenvolvimento, entre outros.

Coprocessadores FHE: Solução FHE entre cadeias

Fhenix introduziu o módulo Relay, permitindo que várias blockchains públicas e redes Layer2 acessem a funcionalidade FHE. Combinado com o mecanismo de Restaking do EigenLayer, oferece um canal de serviço FHE mais rápido.

Utilização do fluxo:

1. Chamar o Coprocessor FHE na cadeia host
2. Pedido de fila de contrato Relay
3. O nó Relay encaminha para o Fhenix Rollup
4. Executar cálculos de EHF
5. Descriptografia de rede de limiar
6. Resultados de retorno e prova
7. Verificar e enviar resultados

Cenários de aplicação da encriptação totalmente homomórfica

A encriptação totalmente homomórfica tem amplas perspectivas de aplicação em áreas como jogos, DeFi e IA:

• Jogo de cadeia total com proteção de privacidade
• Prevenir ataques MEV em DeFi
• Proteção da privacidade pessoal durante o treinamento de modelos de IA

Reconhecimento da comunidade FHE

A FHE é vista como o santo graal da criptografia, e seu valor é amplamente reconhecido. Vitalik Buterin apoiou publicamente a tecnologia FHE várias vezes. Novos projetos estão surgindo continuamente, com investimentos contínuos, o que indica que a explosão da tecnologia FHE está iminente.

Visão geral do ecossistema FHE

Além da Zama e da Fhenix, há alguns projetos de FHE que merecem atenção:

• Protetor solar: compilador FHE desenvolvido internamente
• Mind Network: rede FHE combinada com EigenLayer
• PADO Labs: zkFHE que combina ZKP e Criptografia homomórfica
• Arcium: Rede de computação secreta paralela
• Inco Network: Camada 1 que otimiza a eficiência do cálculo de encriptação totalmente homomórfica
• Tratamento: FHE Layer3 do ecossistema Shiba
• octra: suporta redes FHE com ambientes de execução isolados
• BasedAI: Introduzir a funcionalidade FHE para LLM
• Encifher: FHEML focado
• Privasea: Rede FHE voltada para a área de IA

Organizações sem fins lucrativos como FHE.org e FHE Onchain fornecem recursos para pesquisa acadêmica e divulgação educacional.

A tecnologia FHE tem um futuro promissor, com potencial para trazer inovação e transformação em vários setores. Com o desenvolvimento de projetos como o Fhenix, a aplicação ampla do FHE está ao nosso alcance.