FHE: O futuro da computação privada

FHE( a criptografia totalmente homomórfica ) é uma tecnologia de criptografia avançada que permite realizar cálculos diretamente sobre dados criptografados, processando dados enquanto protege a privacidade. O FHE tem aplicações potenciais em vários campos, como finanças, saúde, computação em nuvem e aprendizado de máquina, mas a comercialização ainda levará tempo, com os principais desafios sendo os enormes custos computacionais e de memória.

Princípios Básicos do FHE

O núcleo do FHE é ocultar informações originais por meio de polinômios. No sistema FHE simplificado, o processo de criptografia inclui:

1. Selecionar o polinómio da chave
2. Gerar polinómios aleatórios
3. Gerar pequenos polinómios de "erro"
4. Combinar o texto claro com o polinómio acima para encriptação

Para a decriptação, é necessário conhecer o polinómio da chave. A introdução de ruído aleatório pode prevenir que atacantes quebrem padrões através de entradas repetidas.

Para realizar cálculos de qualquer profundidade, o FHE adotou as seguintes tecnologias-chave:

• Alternância de chave: compressão do tamanho do texto cifrado que cresce exponencialmente após cada multiplicação.
• Mudar módulo: controlar o crescimento do ruído
• Bootstrap: redefinir o ruído para o nível inicial

Atualmente, as principais soluções de FHE utilizam a tecnologia Bootstrap, mas ainda enfrentam enormes custos computacionais.

Desafios enfrentados pelo FHE

Em comparação com cálculos normais, o custo computacional do FHE pode ser até bilhões de vezes maior. A Agência de Projetos de Pesquisa Avançada de Defesa dos EUA (DARPA) lançou o programa Dprive, com o objetivo de aumentar a velocidade de cálculo do FHE para 1/10 da computação normal. O programa aborda principalmente os seguintes aspectos:

1. Aumentar o comprimento da palavra do processador
2. Desenvolver processadores ASIC dedicados
3. Construir a arquitetura paralela MIMD

Embora o progresso seja lento, a FHE ainda possui um valor único na proteção de dados sensíveis, especialmente na era pós-quântica.

Aplicações de FHE na blockchain

FHE pode ser utilizado para proteger a privacidade na blockchain, a privacidade dos dados de treinamento de IA, a privacidade das votações na blockchain, entre outros. Também é visto como uma das soluções potenciais para MEV, mas atualmente ainda enfrenta desafios como eficiência e requisitos de nós.

Principais projetos de FHE

• Zama: Baseado na solução TFHE, construiu uma pilha de desenvolvimento FHE completa
• Octra: utiliza a tecnologia de hipergrafos para implementar FHE, construindo uma nova linguagem de contratos inteligentes e um mecanismo de consenso
• Fhenix/Privasea/Inco Network, entre outros: desenvolvidos principalmente com base nas bibliotecas da Zama

Perspectivas Futuras

A tecnologia FHE ainda está em estágio inicial, seu desenvolvimento não é tão avançado quanto o da tecnologia ZK. No entanto, com a entrada de mais fundos e atenção, espera-se que haja mais projetos e inovações tecnológicas em FHE. A implementação de chips FHE é a chave para a comercialização. Apesar dos desafios, o FHE ainda possui um enorme potencial em áreas como defesa, finanças e saúde, com a expectativa de se combinar com tecnologias de ponta como a computação quântica, alcançando um momento de explosão.