FHE, ZK ve MPC üç kriptografi tekniğinin karşılaştırmalı analizi

Kriptografi alanında, tam homomorfik şifreleme ( FHE ), sıfır bilgi kanıtı ( ZK ) ve çok taraflı güvenli hesaplama ( MPC ), üç önemli gizlilik koruma tekniğidir. Her ne kadar hepsi veri gizliliğini ve güvenliğini korumaya yönelik olsa da, belirli uygulama senaryoları ve teknik özellikleri açısından bazı farklılıklar göstermektedir. Bu makalede bu üç teknoloji detaylı bir şekilde karşılaştırılacaktır.

Sıfır Bilgi Kanıtı(ZK)

Sıfır bilgi kanıtı teknolojisi, belirli bir ifadenin doğruluğunu, herhangi bir somut bilgi sızdırmadan doğrulama yöntemine odaklanır. Kriptografi temeli üzerine inşa edilmiştir ve bir taraf ( kanıtlayıcı ), diğer tarafa ( doğrulayıcı ), bir sırrı bildiğini kanıtlayabilir, o sırrın herhangi bir bilgisini sızdırmadan.

Örneğin, Alice, kiralama şirketinin çalışanı Bob'a kredi durumunu kanıtlayabilir, ancak belirli bir banka hesap dökümünü göstermek zorunda değildir. Ödeme yazılımındaki "kredi puanı" tam olarak bir sıfır bilgi kanıtına benzer, kullanıcıların kredi durumunu kanıtlayabilirken belirli işlem kayıtlarını ifşa etmez.

Blockchain alanında, anonim paralar ZK teknolojisinin tipik bir uygulamasıdır. Kullanıcılar para transferi yaptığında, anonim kalırken transfer yetkisine sahip olduklarını ispatlamaları gerekir. ZK kanıtı oluşturarak, madenciler işlemcinin kimliğini bilmeden işlemin geçerliliğini doğrulayabilir ve bunu zincire ekleyebilir.

Çok Taraflı Güvenli Hesaplama ( MPC )

Çok taraflı güvenli hesaplama teknolojisi, birden fazla katılımcının hesaplama görevini birlikte tamamlamasını sağlarken, tarafların hassas bilgilerini ifşa etmemek için nasıl bir yol izleneceğini esas olarak çözmektedir. Bu, tarafların kendi girdi verilerini açıklamadan işbirliği yaparak hesaplama yapmalarına olanak tanır.

Klasik bir MPC uygulama senaryosu şudur: Alice, Bob ve Carol, üç kişinin ortalama maaşını hesaplamak ister, ancak birbirlerine maaş miktarlarını açıklamak istemezler. MPC teknolojisi sayesinde, her biri maaşını üç parçaya bölebilir, diğerlerine iki parça değiş tokuş edebilir ve ardından aldıkları sayıları toplayıp sonucu paylaşabilirler. Son olarak, üç kişi bu üç toplam sonucu tekrar toplayıp ortalamasını alarak ortalama maaşı elde edebilir, ancak diğerlerinin maaş miktarını öğrenemezler.

Kriptografi alanında, MPC cüzdanı önemli bir uygulamadır. Özel anahtarı birden fazla parçaya böler ve kullanıcılar, bulut ve borsa gibi birçok tarafla birlikte saklar, böylece varlıkların güvenliğini artırır. Kullanıcı telefonunu kaybetse bile, diğer taraflar aracılığıyla özel anahtarı geri kazanabilir. Bazı MPC cüzdanları, güvenliği daha da artırmak için daha fazla üçüncü tarafı dahil etmeyi de destekler.

Tam Homomorfik Şifreleme ( FHE )

Tam homomorfik şifreleme teknolojisi, verilerin nasıl şifreleneceğine odaklanır, böylece şifrelenmiş veriler, hesaplama için güvenilmeyen üçüncü taraflara verilebilir ve hesaplama sonuçları hala doğru bir şekilde çözülebilir. Bu, veri gizliliğini korurken dış hesaplama kaynaklarının kullanılmasını sağlar.

FHE'nin tipik bir uygulama senaryosu şudur: Alice yeterli hesaplama gücüne sahip değildir, Bob'a hesaplama yapması için güvenmek zorundadır, ancak Bob'a gerçek verileri açıklamak istemez. FHE sayesinde, Alice orijinal verileri şifreleyebilir, ardından Bob'un şifreli veriler üzerinde işlem yapmasına izin verebilir, en sonunda Alice gerçek sonucu elde etmek için verileri çözebilir ve bu süreçte Bob orijinal verilerin içeriğini öğrenemez.

Blok zinciri alanında, FHE bazı PoS konsensüs mekanizmalarındaki sorunları çözmek için kullanılabilir. Örneğin, bazı küçük PoS ağlarında, düğümler kendi doğrulamalarını yapmak yerine büyük düğümlerin doğrulama sonuçlarını doğrudan takip etme eğiliminde olabilir, bu da merkezileşme sorununa yol açar. FHE teknolojisi sayesinde, düğümler diğer düğümlerin cevaplarını bilmeden blok doğrulamasını gerçekleştirebilir, böylece birbirlerini kopyalamaktan kaçınılır.

Ayrıca, FHE merkeziyetsiz oylama gibi senaryolara da uygulanabilir ve oy verenlerin birbirini etkilemesini önler. Bazı projeler, FHE'yi (re-staking) ile birleştirmeyi keşfediyor ve küçük blockchain'lere daha güvenli dış kaynaklı düğüm hizmetleri sunuyor.

Teknik Karşılaştırma

Bu üç teknoloji verilerin gizliliğini ve güvenliğini korumaya yönelik olsa da, uygulama senaryoları ve teknik karmaşıklık açısından bazı farklılıklar vardır:

1. Uygulama Senaryosu:

   • ZK, "nasıl kanıtlanır" ifadesine vurgu yapar ve yetki veya kimlik doğrulaması gereken durumlar için geçerlidir.
   • MPC, "nasıl hesaplanacağını" vurgular, bu da birden fazla tarafın birlikte hesaplama yapması ancak kendi veri gizliliklerini koruması gereken senaryolar için uygundur.
   • FHE, "verilerin şifreli durumda kalması gereken karmaşık hesaplamalar" senaryoları için "şifreleme nasıl yapılır" konusuna vurgu yapar.

2. Teknik karmaşıklık:

   • ZK'nin teorik temeli güçlüdür, ancak etkili ve uygulanması kolay protokoller tasarlamak oldukça karmaşıktır ve derin bir matematik ve programlama bilgisi gerektirir.
   • MPC'nin uygulanmasında senkronizasyon ve iletişim verimliliği sorunları çözülmelidir, özellikle birden fazla tarafın katılımı durumunda, koordinasyon maliyetleri ve hesaplama yükü yüksektir.
   • FHE, hesaplama verimliliği açısından büyük zorluklarla karşı karşıyadır, teorik olarak son derece çekici olmasına rağmen, pratik uygulamalardaki yüksek hesaplama karmaşıklığı ve zaman maliyeti hala ana engellerdir.

Sonuç

Dijital çağın gelişimiyle birlikte, veri güvenliği ve kişisel gizlilik koruması eşi görülmemiş zorluklarla karşı karşıya kalıyor. FHE, ZK ve MPC bu üç kriptografi teknolojisi bize güçlü gizlilik koruma araçları sunuyor, farklı senaryolarda önemli roller üstleniyorlar. Bu teknolojilerin özelliklerini ve uygulama senaryolarını anlamak, daha güvenli ve daha gizli bir dijital dünya inşa etmek için hayati önem taşıyor.