FHE: El futuro de la computación privada

La encriptación homomórfica completamente (FHE) ( es una tecnología de encriptación avanzada que permite realizar cálculos directamente sobre datos encriptados, lo que permite procesar datos mientras se protege la privacidad. FHE tiene aplicaciones potenciales en varios campos, como finanzas, salud, computación en la nube y aprendizaje automático, pero su comercialización aún necesita tiempo; el principal desafío radica en su gran costo computacional y de memoria.

Principios básicos de FHE

El núcleo de FHE es ocultar la información original a través de polinomios. En un sistema FHE simplificado, el proceso de encriptación incluye:

1. Seleccionar el polinomio de clave
2. Generar un polinomio aleatorio
3. Generar un polinomio "erróneo" pequeño
4. Combinar el texto plano con el polinomio mencionado anteriormente para cifrar.

Es necesario conocer el polinomio de clave para la descodificación. Introducir ruido aleatorio puede prevenir que los atacantes descubran patrones a través de entradas repetidas.

Para lograr cálculos de cualquier profundidad, FHE utiliza las siguientes tecnologías clave:

• Cambio de clave: comprimir el tamaño del texto cifrado que crece exponencialmente después de cada multiplicación
• Cambio de módulo: controlar el crecimiento del ruido
• Bootstrap: restablecer el ruido al nivel inicial

Actualmente, los esquemas FHE más populares utilizan la tecnología Bootstrap, pero aún enfrentan enormes costos computacionales.

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Desafíos que enfrenta FHE

En comparación con la computación ordinaria, el costo computacional de FHE puede ser hasta miles de millones de veces mayor. La Agencia de Proyectos de Investigación Avanzados de Defensa de EE. UU. ) DARPA ( lanzó el programa Dprive, que tiene como objetivo aumentar la velocidad de cálculo de FHE a 1/10 de la computación ordinaria. Este programa se centra principalmente en los siguientes aspectos:

1. Aumentar la longitud de la palabra del procesador
2. Desarrollar procesadores ASIC dedicados
3. Construcción de la arquitectura paralela MIMD

Aunque el progreso es lento, FHE sigue teniendo un valor único en la protección de datos sensibles, especialmente en la era post-cuántica.

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Aplicaciones de FHE en blockchain

FHE se puede utilizar para proteger la privacidad en la cadena, la privacidad de los datos de entrenamiento de IA, la privacidad de las votaciones en la cadena, entre otros. También se considera una de las soluciones potenciales para el MEV, pero actualmente enfrenta desafíos como la eficiencia y los requisitos de nodos.

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Principales proyectos de FHE

• Zama: Construyó una pila completa de desarrollo FHE basada en el esquema TFHE.
• Octra: utiliza la tecnología de hipergrafos para implementar FHE, construyendo un nuevo lenguaje de contratos inteligentes y un mecanismo de consenso.
• Fhenix/Privasea/Inco Network, etc.: principalmente desarrollados sobre la biblioteca de Zama

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Perspectivas Futuras

La tecnología FHE todavía se encuentra en una etapa temprana, su desarrollo es inferior al de la tecnología ZK. Pero con la llegada de más fondos y atención, se espera que haya más proyectos e innovaciones tecnológicas en FHE. La implementación de chips FHE es clave para la comercialización. A pesar de los desafíos, FHE todavía tiene un gran potencial en campos como la defensa, las finanzas y la medicina, y se espera que se combine con tecnologías de vanguardia como la computación cuántica, lo que podría llevar a un momento de explosión.

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