Повністю гомоморфне шифрування: новий фронт у приватності та безпеці Блокчейн

Повністю гомоморфне шифрування (FHE) є сучасною технологією шифрування, яка дозволяє виконувати обчислення над зашифрованими даними без їх розшифровки. Ця концепція була вперше запропонована в 1970-х роках, але тільки в 2009 році проривне дослідження Крейга Джентрі зробило це можливим. Основні характеристики FHE включають гомоморфність, управління шумом та підтримку безкінечної кількості операцій.

У порівнянні з частковим гомоморфним шифруванням та певним гомоморфним шифруванням, повністю гомоморфне шифрування підтримує нескінченну кількість операцій додавання та множення, що дозволяє виконувати任意 обчислення над зашифрованими даними. Ця особливість надає FHE величезний потенціал у захисті конфіденційності та безпеки даних.

У сфері Блокчейн FHE має стати ключовою технологією для вирішення проблем масштабованості та захисту конфіденційності. Він може перетворити прозорий Блокчейн на частково зашифровану форму, зберігаючи при цьому контроль над смарт-контрактами. Деякі проекти розробляють віртуальні машини FHE, які дозволяють програмістам використовувати Solidity для написання коду, що виконує операції з примітивами FHE.

FHE також може поліпшити доступність проектів конфіденційності, наприклад, вирішуючи проблеми синхронізації клієнтів гаманців через конфіденційний пошук повідомлень (OMR). Хоча FHE сам по собі не вирішує проблеми масштабованості блокчейну, у поєднанні з доказами нульового знання (ZKP) може запропонувати рішення для певних викликів масштабованості.

FHE та ZKP є взаємодоповнюючими технологіями, які служать різним цілям. ZKP забезпечує перевірні обчислення та властивості нульового знання, тоді як FHE дозволяє виконувати обчислення над зашифрованими даними, не розкриваючи самі дані. Поєднання обох технологій, хоча й збільшує обчислювальну складність, може бути необхідним у певних випадках використання.

Наразі розвиток FHE відстає від ZKP приблизно на три-чотири роки, але швидко наздоганяє. Перші покоління проектів FHE почали тестування, а основна мережа очікується вже наприкінці цього року. Хоча обчислювальні витрати все ще вищі, ніж у ZKP, потенціал для масового впровадження FHE величезний.

Основні виклики, з якими стикається FHE, включають обчислювальну ефективність та управління ключами. Обчислювальна інтенсивність операцій самозавантаження покращується завдяки алгоритмічним вдосконаленням та інженерним оптимізаціям. У сфері управління ключами деякі проекти досліджують використання управління ключами з пороговим значенням для подолання проблеми єдиної точки відмови.

На ринку вже є кілька компаній та проектів, які активно працюють у сфері FHE, зокрема Arcium, Cysic, Zama, Sunscreen, Octra, Fhenix, Mind Network та Inco. Ці проекти охоплюють широкий спектр застосувань, від апаратного прискорення до блокчейнів, що забезпечують конфіденційність.

Розвиток повністю гомоморфного шифрування переходить від теоретичних досліджень до практичного застосування. Очікується, що в найближчі три-п'ять років повністю гомоморфне шифрування досягне значних успіхів у теорії, програмному забезпеченні, апаратному забезпеченні та алгоритмах, що зробить його більш життєздатним у практичному використанні.

З розвитком технологій та постійною увагою венчурного капіталу, FHE має потенціал відігравати важливу роль у вирішенні проблем масштабованості та захисту конфіденційності в Блокчейн, сприяючи інноваціям і розвитку шифрувального екосистеми.