Повністю гомоморфне шифрування FHE технологія: стан та потенціал

Технології шифрування відіграють важливу роль у процесі людської цивілізації, особливо в сфері інформаційної безпеки та захисту приватності. Сатоші Накамото творчо поєднав асиметричне шифрування та хеш-функції, розробивши механізм доказу виконаної роботи для біткойна, що започаткувало нову еру блокчейну.

З розвитком індустрії блокчейну постійно з'являються новітні криптографічні технології, такі як нульове знання, багатосторонні обчислення та повністю гомоморфне шифрування. Серед них повністю гомоморфне шифрування (FHE) дозволяє виконувати будь-які обчислення над зашифрованими даними без їх розшифрування, реалізуючи комбіновані обчислення конфіденційності на ланцюжку, що відкриває нові можливості для багатьох сфер.

Огляд повністю гомоморфного шифрування

FHE повністю гомоморфне шифрування, дозволяє виконувати необмежену кількість обчислень і операцій над зашифрованими даними, ці операції можуть безпосередньо відображатися на відкритих даних. Компанії, такі як Microsoft та Zama, пропонують відмінні відкриті бібліотеки FHE, такі як SEAL та TFHE, які забезпечують розробників ефективними реалізаціями FHE.

Основний процес FHE включає:

1. Генерація пари ключів
2. Шифрування даних за допомогою відкритого ключа
3. Виконання гомоморфних обчислень над зашифрованими даними
4. Розшифрування результату за допомогою приватного ключа

У практиці управління ключами розшифрування є особливо важливим. Можна використовувати рішення, такі як безпечні обчислення множини, для підвищення безпеки управління ключами.

fhEVM: Основи застосування FHE в блокчейні

Щоб застосувати FHE на блокчейні, ідеальним способом є упаковка його в бібліотеку коду смарт-контрактів. Це вимагає підтримки віртуальної машини для складного набору інструкцій математичних операцій, необхідних для FHE.

fhEVM, розроблений компанією Zama, є повністю гомоморфним EVM, що підтримує реалізацію конфіденційних обчислень на Solidity. Його основні характеристики включають:

• Забезпечення підтримки операцій FHE через попередньо скомпільовані контракти
• Механізм розшифрування на основі розподіленого протоколу порогового значення
• Бібліотека контрактів Solidity для зниження порогу розробки

fhEVM заклав основу для застосування FHE в блокчейні, але в реальних умовах все ще стикається з деякими викликами.

FHE-Rollups: побудова екосистеми FHE

Простий fhEVM важко скласти в повноцінну екосистему, потрібно поєднати з рішеннями Layer2/Layer3. Fhenix, як піонер, досліджує поєднання fhEVM з Rollup і пропонує рішення Layer2 типу FHE-Rollups.

Fhenix використовує рішення Optimistic Rollups, технологічний стек включає:

• Варіант Arbitrum Nitro, постачальник послуг з шахрайства
• Ядро бібліотеки fheOS
• Мережа послуг порогового значення TSN

Fhenix випустив ранню версію Fhenix Frontier, що надає бібліотеку смарт-контрактів, інструменти для розробників тощо.

FHE Копрогесори: міжланцюгове повністю гомоморфне шифрування рішення

Fhenix вводить модуль Relay, що дозволяє різним публічним блокчейнам і мережам Layer2 підключатися до функцій FHE. У поєднанні з механізмом Restaking від EigenLayer, це забезпечує швидший сервісний канал FHE.

Використання процесу:

1. Викличте співпроцесор FHE у хост-ланцюжку
2. Запит на чергу Relay контрактів
3. Вузли Relay передають до Fhenix Rollup
4. Виконання обчислень з повністю гомоморфним шифруванням
5. Дешифрування в мережі порогових значень
6. Результати повернення та докази
7. Підтвердити та надіслати результати

Сценарії застосування повністю гомоморфного шифрування

FHE має широкі перспективи застосування в таких сферах, як ігри, DeFi та ШІ:

• Ігри з повністю гомоморфним шифруванням для захисту приватності
• Запобігання атакам MEV у DeFi
• Захист особистої конфіденційності під час навчання моделей ШІ

Визнання спільноти FHE

FHE вважається святим граалем у світі криптографії, його цінність отримала широке визнання. Віталік Бутерін неодноразово публічно підтримував технологію FHE. Нові проекти постійно з'являються, фінансування продовжує надходити, що свідчить про близький вибух технології FHE.

Огляд екосистеми повністю гомоморфного шифрування

Окрім Zama та Fhenix, є ще кілька FHE проектів, на які варто звернути увагу:

• Сонцезахисний крем: самостійно розроблений компілятор FHE
• Mind Network: об'єднаний з FHE мережею EigenLayer
• PADO Labs: zkFHE, що об'єднує ZKP та повністю гомоморфне шифрування
• Arcium: мережа паралельних шифрованих обчислень
• Inco Network: оптимізація ефективності обчислень FHE на Layer1
• Treat: FHE Layer3 екосистеми Shiba
• octra: підтримує мережу FHE з ізольованим середовищем виконання
• BasedAI: впровадження функції повністю гомоморфного шифрування для LLM
• Encifher: зосередження на FHEML
• Privasea: мережа FHE для сфери ШІ

Такі некомерційні організації, як FHE.org та FHE Onchain, надають ресурси для академічних досліджень та популяризації освіти.

Перспективи технології FHE світлі, вона може принести інновації та зміни в багатьох сферах. Завдяки розвитку таких проектів, як Fhenix, широке застосування FHE вже на підході.