التشفير المتماثل بالكامل: التطور والتطبيقات

التشفير المتماثل بالكامل (FHE) كتقنية تشفير متقدمة، شهدت مسيرة طويلة من التطور منذ اقتراحها لأول مرة في السبعينيات. تتمثل فكرةها الأساسية في إجراء الحسابات على البيانات المشفرة دون فك تشفيرها. في عام 2009، مهدت الأعمال الرائدة لـ Craig Gentry الطريق للتطبيق العملي لـ FHE.

يسمح FHE بإجراء العمليات على النصوص المشفرة وتوليد نتائج مشفرة، وتكون النتائج بعد فك التشفير متوافقة مع نتائج العمليات على النصوص الواضحة. تتمتع هذه التقنية بالتماثل، حيث تدعم عمليات الجمع والضرب بلا حدود، مما يمكنها من إجراء أي حساب على البيانات المشفرة.

ومع ذلك، فإن التشفير المتماثل بالكامل يواجه أيضًا بعض التحديات. إدارة الضوضاء هي مسألة رئيسية، حيث إن كل عملية تزيد من الضوضاء في النص المشفر. بالإضافة إلى ذلك، فإن تكلفة حساب التشفير المتماثل بالكامل أعلى من حساب النص العادي بمئات إلى ملايين المرات، مما يحد من استخدامه في بعض سيناريوهات التطبيق.

في مجال blockchain ، يُتوقع أن تصبح FHE التقنية الرئيسية لحل مشكلات قابلية التوسع وحماية الخصوصية. يمكن أن تحول blockchain الشفاف إلى شكل مشفر جزئيًا ، مع الحفاظ على قدرة التحكم في العقود الذكية. تعمل بعض المشاريع على تطوير آلة افتراضية FHE ، مما يسمح للمبرمجين بكتابة كود عقد ذكي يشغل أوليات FHE.

يمكن لـ FHE أيضًا تحسين قابلية استخدام المشاريع المتعلقة بالخصوصية، مثل حل مشكلة مزامنة المحفظة من خلال استرجاع الرسائل الخاصة (OMR). على الرغم من أن FHE بحد ذاته لا يمكن أن يحل مباشرةً مشكلة القابلية للتوسع في blockchain، إلا أن دمجه مع إثباتات المعرفة الصفرية (ZKP) قد يوفر بعض الحلول.

FHE و ZKP هما تقنيتان تكميليتان، لكل منهما سيناريوهات تطبيق مختلفة. يوفر ZKP حسابات يمكن التحقق منها وخصائص المعرفة الصفرية، بينما يسمح FHE بإجراء عمليات حسابية على البيانات المشفرة دون الكشف عن البيانات نفسها. قد يؤدي الجمع بين الاثنين إلى زيادة تعقيد الحسابات بشكل كبير، لذا يجب موازنة الفوائد والأضرار بناءً على الحالة الاستخدام المحددة.

في الوقت الحالي، يتأخر تطوير التشفير المتماثل بالكامل (FHE) عن إثبات المعرفة الصفرية (ZKP) بحوالي ثلاث إلى أربع سنوات، ولكنه يلحق بسرعة. بدأت بعض مشاريع التشفير المتماثل بالكامل بالفعل في اختبار الشبكة، ومن المتوقع أن تطلق الشبكة الرئيسية في وقت لاحق من هذا العام. على الرغم من أن الأعباء الحسابية لـFHE لا تزال مرتفعة، إلا أن إمكانات اعتماده على نطاق واسع بدأت تظهر.

تواجه تطبيقات التشفير المتماثل بالكامل بعض التحديات، بما في ذلك كفاءة الحساب وإدارة المفاتيح. تعتبر عمليات التمهيد ذات كثافة حسابية عالية، لكن التقدم في الخوارزميات وتحسينات الهندسة تعمل على تحسين هذه المشكلة. كما أن إدارة المفاتيح تحتاج إلى مزيد من التطوير للتغلب على مشكلة نقطة الفشل الواحدة.

في السوق، تعمل العديد من الشركات على تطوير تقنيات وتطبيقات متعلقة بالتشفير المتماثل بالكامل (FHE). تشمل هذه الشركات Zama وSunscreen وOctra وFhenix وMind Network وInco وغيرها. تركز كل منها على سيناريوهات تطبيق مختلفة لـ FHE، مثل تطوير أدوات FHE، وبناء شبكات بلوكشين FHE، وتقديم خدمات حسابية FHE.

لبيئة القانونية تأثير كبير على تطوير FHE. على الرغم من أن خصوصية البيانات تحظى بدعم واسع، إلا أن خصوصية المالية لا تزال منطقة رمادية. لدى FHE القدرة على تعزيز خصوصية البيانات مع الحفاظ على الفوائد الاجتماعية.

نتطلع إلى المستقبل، من المتوقع أن تحقق تقنية FHE تقدمًا كبيرًا في السنوات الثلاث إلى الخمس القادمة. مع التحسين المستمر في النظرية والبرمجيات والأجهزة والخوارزميات، من المتوقع أن تحدث FHE ثورة في مجال التشفير، مقدمةً حلولًا جديدة لتوسيع نطاق blockchain وحماية الخصوصية، مما يعزز الابتكار في مجموعة متنوعة من التطبيقات في النظام البيئي للتشفير.