FHE : L'avenir de l'informatique de la confidentialité

FHE( le chiffrement homomorphe complet ) est une technologie de cryptage avancée qui permet d'effectuer des calculs directement sur des données chiffrées, tout en protégeant la vie privée lors du traitement des données. FHE a des applications potentielles dans plusieurs domaines tels que la finance, la santé, le cloud computing et l'apprentissage automatique, mais sa commercialisation nécessite encore du temps, le principal défi étant son énorme coût en calcul et en mémoire.

Les principes de base de FHE

Le cœur de la FHE est de cacher les informations originales à l'aide de polynômes. Dans un système FHE simplifié, le processus de chiffrement comprend :

1. Choisir le polynôme de clé
2. Générer un polynôme aléatoire
3. Générer un petit polynôme "erreur"
4. Chiffrer le texte en clair avec le polynôme ci-dessus.

Il est nécessaire de connaître le polynôme de clé pour déchiffrer. L'introduction de bruit aléatoire peut empêcher un attaquant de déchiffrer le schéma en répétant les entrées.

Pour réaliser des calculs de profondeur arbitraire, la FHE utilise les technologies clés suivantes :

• Changement de clé : compression de la taille du texte chiffré en croissance exponentielle après chaque multiplication
• Changement de module : contrôle de la croissance du bruit
• Bootstrap : réinitialiser le bruit au niveau initial

Les solutions FHE dominantes à l'heure actuelle utilisent la technologie Bootstrap, mais font encore face à d'énormes coûts de calcul.

Les défis auxquels est confronté le FHE

Comparé à un calcul ordinaire, le coût de calcul de l'FHE peut être jusqu'à des centaines de millions de fois plus élevé. La DARPA, l'agence des projets de recherche avancée du département de la Défense des États-Unis, a lancé le programme Dprive, visant à augmenter la vitesse de calcul de l'FHE à 1/10 de celle du calcul ordinaire. Ce programme aborde principalement les aspects suivants:

1. Augmenter la longueur des mots du processeur
2. Développer des processeurs ASIC spécialisés
3. Construire une architecture parallèle MIMD

Bien que les progrès soient lents, la FHE a encore une valeur unique dans la protection des données sensibles, en particulier à l'ère post-quantique.

Applications de la FHE dans la blockchain

FHE peut être utilisé pour protéger la vie privée sur la chaîne, la vie privée des données d'entraînement de l'IA, la vie privée des votes sur la chaîne, etc. Il est également considéré comme une des solutions potentielles pour le MEV, mais il fait encore face à des défis tels que l'efficacité et les exigences des nœuds.

Principaux projets FHE

• Zama : basé sur le schéma TFHE, a construit une pile de développement FHE complète
• Octra : utilise la technologie des hypergraphes pour réaliser la FHE, a construit un nouveau langage de contrat intelligent et un mécanisme de consensus.
• Fhenix/Privasea/Inco Network, etc.: principalement développé sur la bibliothèque Zama.

Perspectives d'avenir

La technologie FHE est encore à un stade précoce, son développement étant moins avancé que celui de la technologie ZK. Cependant, avec l'afflux de fonds et d'attention, on s'attend à ce qu'il y ait plus de projets et d'innovations technologiques en FHE. La mise en œuvre des puces FHE est la clé de la commercialisation. Malgré les défis, le FHE a encore un potentiel énorme dans des domaines tels que la défense, la finance et la santé, et devrait connaître un moment d'explosion en se combinant avec des technologies de pointe comme l'informatique quantique.