Tecnologia FHE: uma nova força no campo da Blockchain

A tecnologia de criptografia desempenha um papel importante no processo da civilização humana, sendo indispensável especialmente na segurança da informação e na proteção da privacidade. Ela oferece proteção para a transmissão e armazenamento de dados em várias áreas, e seu sistema de chaves públicas e privadas de criptografia assimétrica e funções hash foram criativamente integrados por Satoshi Nakamoto, resultando no design do mecanismo de prova de trabalho, o que impulsionou o nascimento do Bitcoin e deu início à era do Blockchain.

Com o desenvolvimento da indústria de Blockchain, uma série de tecnologias de criptografia de ponta têm surgido, entre as quais as provas de conhecimento zero, o cálculo multipartidário e a criptografia totalmente homomórfica são as mais notáveis. Essas tecnologias têm sido amplamente aplicadas em vários cenários, como as provas de conhecimento zero combinadas com soluções Rollup para resolver o problema de escalabilidade do Blockchain, e o cálculo multipartidário combinado com sistemas de chave pública e privada para promover a adoção em grande escala pelos usuários. A criptografia totalmente homomórfica, como um dos santos graais da criptografia, possui propriedades únicas que permitem que terceiros realizem cálculos arbitrários em dados criptografados sem decifrá-los, trazendo novas possibilidades para vários campos.

Visão Geral do FHE

FHE é a abreviação de criptografia homomórfica completa, cuja característica central é permitir cálculos e operações em dados cifrados, que podem ser diretamente mapeados para os dados em texto claro, ou seja, mantendo inalteradas as propriedades matemáticas dos dados cifrados. O "F" em FHE significa que essa homomorfia atingiu um novo patamar, permitindo cálculos e operações infinitas em dados cifrados.

O FHE real utiliza uma série de algoritmos matemáticos complexos, exigindo recursos computacionais extremamente altos. No campo do FHE, a Microsoft e a Zama destacam-se com produtos open source excepcionais. O SEAL da Microsoft é uma biblioteca C++ eficiente que suporta criptografia homomórfica total e parcial. O TFHE da Zama é uma biblioteca em C focada em criptografia homomórfica total de alto desempenho.

O fluxo básico de operações do FHE inclui: geração de chaves, criptografia de dados, realização de cálculos homomórficos e descriptografia de resultados. A gestão da chave de descriptografia é especialmente crítica, podendo ser utilizado um esquema de computação segura multipartidária baseado em limite para aumentar a segurança.

fhEVM: lançar as bases para FHE

Para aplicar FHE na Blockchain, a forma ideal é encapsulá-lo como uma biblioteca de código de contrato inteligente genérica. Isso requer que a máquina virtual suporte o conjunto de instruções matemáticas complexas necessárias para FHE. A EVM tornou-se a escolha preferida para implementar FHE, e a empresa Zama destacou-se nesta área.

A Zama lançou o fhEVM, que é um EVM totalmente homomórfico que suporta a implementação de computação privada em Solidity. As características principais do fhEVM incluem:

• Fornecer suporte a operações FHE através de contratos pré-compilados
• Mecanismo de decriptação baseado em protocolo de limiar distribuído
• Biblioteca de contratos Solidity que reduz o limiar de desenvolvimento

fhEVM fornece uma base sólida para a tecnologia FHE em aplicações de Blockchain, mas na prática pode enfrentar muitos desafios.

FHE-Rollups: Construir a ecologia FHE

A simples fhEVM é difícil de constituir um ecossistema completo de forma independente, necessitando de se apoiar na arquitetura de blockchain pública ou em soluções Layer2/Layer3. A Fhenix, como pioneira, explora a combinação do fhEVM com a tecnologia Rollup, propondo a construção de uma solução Layer2 do tipo FHE-Rollups.

Fhenix utiliza a solução Optimistic Rollups, cuja pilha tecnológica inclui:

• Variedade do provador de fraudes do Arbitrum Nitro
• Biblioteca principal fheOS
• Rede de Serviço de Limite ( TSN )

A versão Fhenix Frontier lançada pela Fhenix oferece uma biblioteca de código de contratos inteligentes, API Solidity, ferramentas de desenvolvimento, entre outros.

FHE Coprocessors: Soluções Independentes de Cadeia

Fhenix introduz o módulo Relay, permitindo que vários blocos e redes Layer2/3 se conectem aos FHE Coprocessors. Através do mecanismo de Restaking da EigenLayer, a eficiência e a flexibilidade dos FHE Coprocessors são melhoradas.

O fluxo de utilização dos Coprocessadores FHE inclui: chamada de contrato de aplicação, solicitação de fila Relay, execução de cálculo do FHE Rollup, decriptação da rede de limiar, retorno e verificação dos resultados.

Cenários de Aplicação do FHE

A tecnologia FHE mostra um amplo potencial em várias áreas:

• Jogo de cadeia completa com proteção de privacidade: proteção criptográfica das transações econômicas do jogo, evitando manipulação em tempo real
• DeFi/MEV: Proteger dados sensíveis, reduzir o risco de ataques MEV
• IA: realizar o treinamento de modelos com a proteção da privacidade pessoal em mente

Projetos iniciais do ecossistema FHE

Além de Zama e Fhenix, existem uma série de projetos no ecossistema FHE que merecem atenção:

• Protetor solar: compilador FHE desenvolvido internamente
• Mind Network: combinação da rede FHE do EigenLayer
• PADO Labs: Rede de computação descentralizada que integra ZKP e FHE
• Arcium: Rede de computação confidencial em paralelo
• Inco Network: Focado na otimização do custo de cálculo FHE do Layer1
• Tratamento: FHE Layer3 do ecossistema Shiba
• octra: Suporte para redes FHE com ambientes de execução isolados
• BasedAI: introduzindo a funcionalidade FHE para LLM na rede
• Encifher: Desenvolvendo FHEML em torno de FHE
• Privasea: Rede FHE focada na proteção de privacidade de inferência ML na área de IA

Além disso, organizações sem fins lucrativos como FHE.org e FHE Onchain forneceram valiosos recursos de pesquisa e educação para o ecossistema.

O futuro da tecnologia FHE é promissor, com o desenvolvimento de projetos como o Fhenix, que promete trazer novas inovações e vitalidade ao Blockchain.