Tecnología FHE: Una nueva esperanza para la protección de la privacidad de los datos

La criptografía completamente homomórfica ( FHE ) es una tecnología de cifrado avanzada que permite realizar cálculos directamente sobre datos cifrados, protegiendo así la privacidad mientras se procesa la información. FHE tiene aplicaciones potenciales en múltiples campos como las finanzas, la salud y la computación en la nube, pero actualmente todavía está lejos de la comercialización a gran escala, siendo el principal desafío su alto costo computacional.

Principios básicos de FHE

La idea central de FHE es utilizar polinomios para ocultar los datos originales y realizar el procesamiento de datos cifrados mediante cálculos sobre los polinomios. Los pasos específicos incluyen:

1. Selecciona un polinomio de clave
2. Generar un polinomio aleatorio
3. Introducir un pequeño polinomio de "error"
4. Usar el polinomio anterior para cifrar los datos originales

Para resolver el problema de la acumulación de ruido durante el proceso de cálculo, FHE utiliza técnicas como el cambio de clave, el cambio de módulo y la técnica de guía. Entre ellas, la técnica de guía puede restablecer el ruido, permitiendo cálculos de profundidad infinita, siendo esta la clave de FHE.

Los esquemas FHE más utilizados actualmente incluyen BGV, BFV, CKKS, entre otros, que utilizan tecnología de enrutamiento.

Desafíos que enfrenta FHE

El mayor desafío de FHE es que su costo computacional es extremadamente alto, siendo millones de veces más lento que la computación normal. Para ello, la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzados de Defensa de EE. UU. ( DARPA ) lanzó el programa DPRIVE, cuyo objetivo es aumentar la velocidad de cálculo de FHE a 1/10 de la computación normal.

DPRIVE se centra principalmente en los siguientes aspectos:

• Aumentar la longitud de palabra del procesador
• Desarrollar procesadores ASIC dedicados
• Construir una arquitectura paralela MIMD

Aunque el progreso es lento, el valor único de FHE en la protección de datos sensibles le otorga aún un significado a largo plazo.

Aplicaciones de FHE en blockchain

FHE se puede aplicar a la protección de la privacidad en blockchain, incluyendo:

• Privacidad en la cadena
• Privacidad de datos de entrenamiento de IA
• Votación privada en cadena
• Revisión de privacidad de transacciones en cadena
• Contra MEV

Pero FHE también traerá nuevos desafíos, como reducir el rendimiento de la red y aumentar el umbral de operación de los nodos.

Principales proyectos de FHE

Los principales proyectos de FHE en la actualidad incluyen:

• Zama: Basado en el esquema TFHE, se ha construido una pila de desarrollo completa.
• Fhenix: Construido sobre Zama, una capa de privacidad de Layer 2
• Privasea: uso de FHE para cálculos de datos LLM
• Inco Network: Construir FHE Layer 1
• Arcium: integración de tecnologías FHE, MPC y ZK
• Mind Network: Red de Restaking construida sobre FHE
• Octra: utiliza tecnología de hipergrafos para implementar FHE

Perspectiva

FHE todavía se encuentra en una etapa temprana, enfrentando numerosos desafíos técnicos y de comercialización. Sin embargo, a medida que más fondos y equipos se unan, así como el desarrollo de chips especializados, FHE tiene el potencial de revolucionar campos como la defensa, las finanzas y la medicina, liberando el potencial de los datos privados.