Tecnologia FHE: a chave para o futuro da encriptação de dados privados

A encriptação homomórfica total ( FHE ) é uma tecnologia de encriptação avançada que permite realizar cálculos diretamente sobre dados em estado encriptado. Isso significa que é possível processar dados sensíveis enquanto se protege a privacidade. A FHE tem aplicações potenciais em várias áreas, como finanças, saúde e computação em nuvem, mas atualmente a comercialização ainda levará tempo, principalmente devido ao seu enorme custo computacional e de memória.

Princípios básicos do FHE

O núcleo do FHE é ocultar os dados originais através de polinómios e transformar o cálculo em forma de circuito. Envolve principalmente os seguintes conceitos-chave:

• Polinômio de encriptação: usar polinômios aleatórios e polinômios de chave para encriptar dados
• Ruído: Introduzir pequenos erros aleatórios para aumentar a segurança
• Representação do circuito: transformar o processo de cálculo em um circuito composto por portas de adição e multiplicação.
• Gestão de Ruído: controlar o crescimento do ruído através de técnicas como a mudança de chave e a mudança de módulo.
• Auto-inicialização(Bootstrap): redefinir o ruído para suportar cálculos de profundidade infinita

Atualmente, os principais esquemas de FHE são baseados em tecnologia de auto-bootstrapping, incluindo BGV, BFV, CKKS, entre outros.

Desafios enfrentados pelo FHE

O maior problema do FHE é o enorme custo computacional. Em comparação com cálculos normais, a eficiência do FHE é cerca de 500 milhões de vezes menor. Para melhorar o desempenho, a DARPA lançou o programa DPRIVE, com o objetivo de aumentar a velocidade de cálculo do FHE para 1/10 da computação normal. O foco principal está nas seguintes áreas:

• Aumentar o comprimento da palavra do processador
• Desenvolver processadores ASIC dedicados
• Construir uma arquitetura paralela MIMD

Apesar do progresso lento, a FHE ainda tem um valor único na proteção de dados sensíveis, especialmente nas áreas militar e médica.

A aplicação da FHE na blockchain

No campo da blockchain, a FHE é principalmente utilizada para proteger dados pessoais, como:

• Transações privadas na blockchain
• Privacidade dos dados de treino de IA
• Votação privada em cadeia
• Proteção MEV

Mas o alto custo computacional do FHE também traz desafios para as aplicações de blockchain, sendo necessário equilibrar privacidade e eficiência.

Principais projetos de FHE

Atualmente, os projetos FHE são principalmente baseados na tecnologia construída pela Zama, incluindo:

• Fhenix: Layer 2 com foco em privacidade
• Privasea: Cálculo de dados LLM
• Inco Network: Layer 1 baseado em fhEVM
• Mind Network: Plano de Restaking

Zama, com base no TFHE, oferece uma cadeia de ferramentas de desenvolvimento bastante completa. Octra, por sua vez, adota uma nova linha de tecnologia baseada em hipergrafos.

Perspectivas Futuras

FHE ainda está em fase inicial, enfrentando vários desafios técnicos e de comercialização. Mas com mais investimento e talento, bem como o desenvolvimento de chips dedicados, o FHE tem potencial para desempenhar um papel importante em áreas críticas como defesa, finanças, e saúde. Embora o caminho seja longo, o FHE, como uma tecnologia chave para a proteção da privacidade no futuro, ainda merece nossa atenção e exploração contínuas.