التشفير المتماثل بالكامل التقنية وتطبيقاتها

التشفير المتماثل بالكامل (FHE) هو تقنية تشفير متقدمة تسمح بإجراء الحسابات على البيانات المشفرة دون فك تشفيرها. تم اقتراح هذا المفهوم لأول مرة في السبعينات، ولكن لم يتم إحراز تقدم كبير حتى عام 2009. عرض كريغ جينتري طريقة لإجراء أي حسابات على البيانات المشفرة، مما يمثل ولادة التشفير المتماثل بالكامل.

تشمل الخصائص الأساسية لـ FHE التشفير المتماثل، إدارة الضوضاء، والعمليات غير المحدودة. يعني التشفير المتماثل أن العمليات على النص المشفر تعادل العمليات على النص الواضح، بما في ذلك الجمع والضرب. إدارة الضوضاء هي المفتاح لضمان دقة الحسابات، حيث إن كل عملية تزيد من الضوضاء. على عكس التشفير المتماثل الجزئي وبعض أنواع التشفير المتماثل، يدعم FHE عددًا غير محدود من عمليات الجمع والضرب.

في مجال blockchain ، تُعتبر FHE تقنية محتملة لحل مشكلات القابلية للتوسع وحماية الخصوصية. يمكن أن تحول blockchain الشفافة إلى شكل مشفر جزئيًا ، مع الحفاظ على التحكم في العقود الذكية. يقوم بعض المشاريع بتطوير آلة FHE الافتراضية ، مما يسمح للمبرمجين بكتابة كود عقود ذكية تعمل على عمليات FHE. ومن المتوقع أن تحل هذه الطريقة مشكلات الخصوصية الحالية على blockchain ، مما يجعل المدفوعات المشفرة والألعاب وغيرها من التطبيقات ممكنة ، مع الاحتفاظ بمخطط المعاملات لتلبية متطلبات التنظيم.

يمكن أن تحسن التشفير المتماثل بالكامل أيضًا من قابلية استخدام مشاريع الخصوصية، مثل حل مشاكل تزامن المحفظة من خلال استرجاع الرسائل الخاصة (OMR). ومع ذلك، فإن التشفير المتماثل بالكامل لا يحل مباشرةً مشكلة قابلية التوسع في blockchain، وقد يحتاج إلى دمجه مع إثباتات المعرفة الصفرية (ZKP) لمواجهة هذا التحدي.

التشفير المتماثل بالكامل وZKP هما تقنيتان تكملان بعضهما البعض، حيث لكل منهما مزاياها. توفر ZKP حسابات قابلة للتحقق وخصائص المعرفة الصفرية، بينما يسمح التشفير المتماثل بالكامل بإجراء الحسابات دون كشف البيانات. قد يؤدي الجمع بين الاثنين إلى زيادة كبيرة في تعقيد الحسابات، لذا يجب الموازنة وفقًا للحالة الاستخدام المحددة.

حالياً، يتأخر تطوير التشفير المتماثل بالكامل حوالي ثلاث إلى أربع سنوات عن إثبات المعرفة الصفرية، لكنه يتقدم بسرعة. بدأت مشاريع الجيل الأول من التشفير المتماثل بالكامل في الاختبار، ومن المتوقع أن يتم إطلاق الشبكة الرئيسية في وقت لاحق من هذا العام. رغم أن تكاليف حساب التشفير المتماثل بالكامل لا تزال أعلى من إثبات المعرفة الصفرية، إلا أن إمكانيات تطبيقه على نطاق واسع بدأت تتضح.

التحديات الرئيسية التي تواجه التشفير المتماثل بالكامل تشمل كفاءة الحساب وإدارة المفاتيح. يتم تخفيف كثافة العمليات الذاتية من خلال تحسينات الخوارزميات وعمليات الهندسة. في جانب إدارة المفاتيح، تستكشف بعض المشاريع حلول إدارة المفاتيح ذات العتبة، ولكن لا يزال هناك حاجة لمزيد من التطوير للتغلب على مشكلة نقطة الفشل الواحدة.

في السوق، تعمل العديد من الشركات بنشاط على تطوير تقنيات وتطبيقات متعلقة بالتشفير المتماثل بالكامل. تشمل هذه الشركات Arcium التي تركز على الحوسبة السرية، Cysic التي تقدم خدمة الحوسبة باستخدام ZK، Zama التي تطور حلول التشفير المتماثل بالكامل، Sunscreen التي تبني تطبيقات خاصة، Octra التي أطلقت شبكة بلوكتشين بالتشفير المتماثل بالكامل، Fhenix التي تطور Layer 2 إيثريوم المدعوم بالتشفير المتماثل بالكامل، Mind Network التي تبني طبقة إعادة الرهن الثقيلة بالتشفير المتماثل، وInco Network التي تقدم حلول الحوسبة السرية المعيارية.

فيما يتعلق بالبيئة التنظيمية، فإن التشفير المتماثل بالكامل لديه القدرة على تعزيز خصوصية البيانات مع الحفاظ على الفوائد الاجتماعية. مع التقدم المستمر في النظرية والبرمجيات والأجهزة والخوارزميات، من المتوقع أن يحقق التشفير المتماثل بالكامل تقدمًا ملحوظًا خلال السنوات الثلاث إلى الخمس المقبلة، حيث ينتقل تدريجيًا من البحث النظري إلى التطبيقات العملية.

بشكل عام، تعتبر FHE تقنية ثورية، حيث تحدث ثورة في مجال التشفير، ومن المتوقع أن تحل المشكلات الرئيسية المتعلقة بتوسع البلوكشين وحماية الخصوصية، وتفتح إمكانيات جديدة لمجموعة متنوعة من التطبيقات الابتكارية.