全同態加密技術的崛起：生態現狀與發展機遇

密碼學技術在人類文明進步中扮演着重要角色,尤其在信息安全和隱私保護領域不可或缺。它爲各領域的數據傳輸和存儲提供了保護,其非對稱加密公私鑰體系和哈希函數更是比特幣誕生的基礎,開啓了區塊鏈新時代。

隨着區塊鏈行業發展,一系列前沿密碼學技術不斷湧現,其中零知識證明、多方計算和全同態加密最爲矚目。這些技術在多個場景中得到廣泛應用,如零知識證明結合Rollup解決區塊鏈擴容問題,多方計算推動用戶入口的大規模應用。全同態加密作爲密碼學的重要突破,允許在不解密的情況下對加密數據進行任意計算,爲多個領域帶來新的可能性。

全同態加密概述

全同態加密(FHE)允許對密文進行計算和操作,這些操作可直接映射到明文上,保持加密數據的數學屬性不變。FHE支持對加密數據進行無限次的計算和操作。

雖然FHE的數學原理復雜,但其基本流程可概括爲:生成密鑰、加密數據、進行同態計算、解密結果。在實踐中,解密密鑰的管理至關重要。對於區塊鏈而言,引入閾值多方安全計算是一種有潛力的選擇,可提高密鑰管理安全性並降低單點風險。

fhEVM:全同態加密的基礎設施

要在區塊鏈上應用FHE,理想方式是將其封裝爲智能合約代碼庫。這需要虛擬機支持FHE所需的復雜數學運算。EVM成爲實現FHE的首選,Zama公司推出的fhEVM是支持Solidity實現隱私計算的全同態EVM。

fhEVM的核心特性包括:

• 通過預編譯合約提供FHE操作支持
• 爲FHE打造特定的EVM內存和存儲區域
• 基於分布式閾值協議設計的解密機制
• 降低開發門檻的Solidity合約庫

FHE-Rollups:構建FHE生態系統

fhEVM需要依托公鏈架構或Layer2/Layer3方案。Fhenix作爲先行者,探索將fhEVM與Rollup技術結合,構建FHE-Rollups型Layer2解決方案。

Fhenix的技術棧包括:

• Arbitrum Nitro的欺詐證明變種
• 核心庫fheOS
• 閾值服務網路(TSN)

Fhenix發布了首個公開版本Frontier,提供了智能合約代碼庫、Solidity API、開發工具鏈等。

FHE Coprocessors:跨鏈FHE解決方案

Fhenix引入Relay模塊,使各類公鏈和Layer2/3網路能接入FHE功能。爲克服證明挑戰期長的問題,Fhenix與EigenLayer合作,通過Restaking機制提高FHE Coprocessors的效率。

FHE Coprocessors使用流程簡單明了,包括調用、請求排隊、轉發、執行、解密、結果回傳等步驟。

FHE的應用前景

FHE在全鏈遊戲、DeFi和AI等領域展現出廣闊的應用前景:

• 全鏈遊戲:保護玩家隱私,防止實時操縱
• DeFi/MEV:保護敏感數據,降低MEV風險
• AI:保護個人隱私數據進行模型訓練

FHE生態系統概覽

除Zama和Fhenix外,FHE生態中還有多個值得關注的項目:

• Sunscreen:自研FHE編譯器
• Mind Network:結合EigenLayer的FHE網路
• PADO Labs:融合ZKP和FHE的計算網路
• Arcium:並行機密計算網路
• Inco Network:優化FHE計算的Layer1
• Treat:Shiba生態的FHE Layer3
• octra:支持隔離執行環境的FHE網路
• BasedAI:爲LLM引入FHE功能
• Encifher:專注FHEML的項目
• Privasea:面向AI領域的FHE網路

非營利性組織如FHE.org和FHE Onchain爲學術研究和教育普及提供資源。

FHE技術前景光明,有望在多個領域帶來創新與突破。隨着Fhenix等項目的發展,FHE將爲區塊鏈應用帶來新的可能性。