Полностью гомоморфное шифрование FHE технологии: текущее состояние и потенциал

Технологии шифрования играют важную роль в процессе человеческой цивилизации, особенно в области информационной безопасности и защиты конфиденциальности. Сатоши Накамото творчески объединил технологии шифрования, такие как асимметричное шифрование и хеш-функции, и разработал механизм доказательства работы для Биткойна, открыв новую эру блокчейна.

С развитием индустрии блокчейна постоянно появляются передовые криптографические технологии, такие как доказательства с нулевыми знаниями, многопартитные вычисления и полностью гомоморфное шифрование. Полностью гомоморфное шифрование ( FHE ) позволяет выполнять произвольные вычисления над зашифрованными данными без расшифровки, обеспечивая комбинированные вычисления с сохранением конфиденциальности на блокчейне и открывая новые возможности для множества областей.

Обзор полностью гомоморфного шифрования

FHE, полное название полностью гомоморфное шифрование, позволяет выполнять бесконечное количество вычислений и операций с зашифрованными данными, которые могут быть непосредственно сопоставлены с открытыми данными. Такие компании, как Microsoft и Zama, предоставляют отличные открытые библиотеки FHE, такие как SEAL и TFHE, для обеспечения эффективной реализации FHE для разработчиков.

Основной процесс FHE включает:

1. Сгенерировать пару ключей
2. Шифрование данных с помощью открытого ключа
3. Выполнение гомоморфного шифрования над зашифрованными данными
4. Расшифровка результата с помощью закрытого ключа

В практике управление ключами расшифровки особенно критично. Можно использовать такие решения, как безопасные вычисления с несколькими участниками, для повышения безопасности управления ключами.

fhEVM:FHE на базе блокчейна

Чтобы применять полностью гомоморфное шифрование (FHE) на блокчейне, идеальным способом является его упаковка в библиотеку кода смарт-контрактов. Это требует поддержки виртуальной машины для набора сложных математических операций, необходимых для FHE.

fhEVM, разработанный компанией Zama, является полностью гомоморфным EVM, поддерживающим реализацию приватных вычислений на Solidity. Его ключевые особенности включают:

• Поддержка операций FHE через предкомпилированные контракты
• Механизм расшифровки на основе распределенного порогового протокола
• Библиотека контрактов Solidity, снижающая порог разработки

fhEVM заложил основу для применения FHE на блокчейне, но на практике по-прежнему сталкивается с некоторыми вызовами.

FHE-Rollups: создание экосистемы полностью гомоморфного шифрования

Простой fhEVM трудно создать полноценную экосистему, необходимо сочетание с решениями Layer2/Layer3. Fhenix, как первопроходец, исследует сочетание fhEVM с Rollup и предлагает решение Layer2 типа FHE-Rollups.

Fhenix использует решение Optimistic Rollups, стек технологий включает:

• Вариант Arbitrum Nitro, доказывающего мошенничество
• Ядро библиотеки fheOS
• Сетевая служба порогового значения TSN

Fhenix выпустил раннюю версию Fhenix Frontier, предлагая библиотеку смарт-контрактов, инструменты разработки и другое.

FHE Копроцессоры: кросс-чейн решения FHE

Fhenix вводит модуль Relay, позволяющий различным публичным блокчейнам и сетям Layer2 подключаться к функции FHE. В сочетании с механизмом Restaking от EigenLayer, он предоставляет более быстрый канал обслуживания FHE.

Использование процесса:

1. Вызов FHE сопроцессора на основной цепи
2. Запросы на очередь контракта Relay
3. Узел Relay пересылает в Fhenix Rollup
4. Выполнение вычислений с полностью гомоморфным шифрованием
5. Декодирование пороговой сети
6. Результаты обратной передачи и доказательства
7. Подтвердите и отправьте результат

Применение FHE

Полностью гомоморфное шифрование имеет широкие перспективы применения в таких областях, как игры, DeFi и ИИ:

• Игра с полным гомоморфным шифрованием для защиты конфиденциальности
• Защита от атак MEV в DeFi
• Защита личной конфиденциальности при обучении моделей ИИ

Признание сообщества FHE

FHE рассматривается как священный грааль в области шифрования, его ценность широко признана. Виталик Бутерин неоднократно публично поддерживал технологию FHE. Новые проекты постоянно появляются, средства продолжают поступать, что предвещает скорый всплеск технологии FHE.

Обзор экосистемы FHE

Кроме Zama и Fhenix, есть еще несколько FHE проектов, на которые стоит обратить внимание:

• Солнцезащитный крем: собственная разработка компилятора полностью гомоморфного шифрования
• Mind Network: Сеть FHE, объединенная с EigenLayer
• PADO Labs: интеграция ZKP и полностью гомоморфного шифрования zkFHE
• Arcium: Параллельная сеть конфиденциальных вычислений
• Inco Network: уровень 1, оптимизирующий эффективность вычислений с полностью гомоморфным шифрованием
• Treat: FHE Layer3 экосистемы Shiba
• octra: поддержка сети FHE с изолированной средой выполнения
• BasedAI: внедрение функции полностью гомоморфного шифрования для LLM
• Encifher: сосредоточен на FHEML
• Privasea: Сеть FHE для области ИИ

Некоммерческие организации, такие как FHE.org и FHE Onchain, предоставляют ресурсы для академических исследований и образовательной популяризации.

Перспективы технологии FHE светлы, она обещает принести инновации и преобразования в различные области. С развитием проектов, таких как Fhenix, широкое применение FHE не за горами.