Технология FHE: новая сила в области блокчейна

Криптографические технологии играют важную роль в процессе человеческой цивилизации, особенно в области информационной безопасности и защиты конфиденциальности, и являются незаменимыми. Они обеспечивают защиту передачи и хранения данных в различных областях, а их асимметричная криптография с открытыми и закрытыми ключами и хэш-функции были креативно объединены Сатоши Накамото, который разработал механизм доказательства работы, что способствовало появлению Биткойна и открыло эпоху Блокчейна.

С развитием индустрии Блокчейн, появляется ряд передовых криптографических технологий, среди которых наиболее заметны доказательства с нулевым разглашением, многопартийные вычисления и полностью гомоморфное шифрование. Эти технологии широко применяются в различных сценариях, например, доказательства с нулевым разглашением в сочетании с решениями Rollup решают проблему масштабирования Блокчейн, а многопартийные вычисления в сочетании с системой публичных и приватных ключей способствуют широкомасштабному принятию пользователями. Полностью гомоморфное шифрование, как один из священных граалей криптографии, обладает уникальными свойствами, позволяя третьим лицам выполнять произвольные вычисления над зашифрованными данными без их расшифровки, что открывает новые возможности в различных областях.

Обзор FHE

FHE — это сокращение от полностью гомоморфного шифрования, его ключевая особенность заключается в том, что оно позволяет выполнять вычисления и операции над зашифрованными данными, которые могут быть напрямую отображены на открытые данные, то есть сохранять математические свойства зашифрованных данных неизменными. "F" в FHE означает, что эта гомоморфность достигла совершенно нового уровня, позволяя выполнять бесконечное количество вычислений и операций над зашифрованными данными.

Фактическое FHE использует ряд сложных математических алгоритмов, требующих высоких вычислительных ресурсов. В области FHE Microsoft и Zama выделяются благодаря выдающимся открытым продуктам. SEAL от Microsoft — это эффективная библиотека на C++, поддерживающая полное и частичное гомоморфное шифрование. TFHE от Zama — это библиотека на C, сосредоточенная на высокопроизводительном полном гомоморфном шифровании.

Основные операции FHE включают: генерацию ключей, шифрование данных, выполнение гомоморфных вычислений, расшифровку результатов. Управление ключом расшифровки особенно критично, можно использовать схему безопасных многопартийных вычислений с порогом для повышения безопасности.

fhEVM: заложить основу для FHE

Чтобы применять FHE в Блокчейн, идеальным способом является его упаковка в универсальную библиотеку кода смарт-контрактов. Это требует от виртуальной машины поддержки сложного набора инструкций математических операций, необходимых для FHE. EVM стал предпочтительным выбором для реализации FHE, а компания Zama выделяется в этой области.

Zama выпустила fhEVM, это полногомоментный EVM, поддерживающий реализацию конфиденциальных вычислений на Solidity. Основные характеристики fhEVM включают:

• Поддержка операций FHE через предварительно скомпилированные контракты
• Механизм расшифровки на основе распределенного порогового протокола
• Библиотека контрактов Solidity, снижающая порог разработки

fhEVM предоставляет прочную основу для технологий FHE в приложениях Блокчейн, но на практике может столкнуться с множеством вызовов.

FHE-Rollups: построение экосистемы FHE

Простой fhEVM трудно самостоятельно создать полноценную экосистему, необходимо опираться на архитектуру публичных цепей или решения Layer2/Layer3. Fhenix, как первопроходец, исследует сочетание fhEVM с технологией Rollup и предлагает построение решения Layer2 типа FHE-Rollups.

Fhenix использует решение Optimistic Rollups, его технологический стек включает:

• Вариант мошеннического доказателя Arbitrum Nitro
• Ядро библиотеки fheOS
• Пороговая сервисная сеть ( TSN )

Версия Fhenix Frontier, выпущенная Fhenix, предоставляет библиотеку кода смарт-контрактов, API Solidity, инструментарий для разработки и др.

FHE Копроцессоры: Решение, независимое от цепочки

Fhenix вводит модуль Relay, который позволяет различным публичным блокчейнам и сетям Layer2/3 подключаться к FHE сопроцессорам. Благодаря механизму Restaking от EigenLayer, эффективность и гибкость FHE сопроцессоров повышаются.

Процесс использования FHE Coprocessors включает в себя: вызов контрактов приложения, очередь запросов Relay, выполнение вычислений FHE Rollup, расшифровку в сети с пороговым значением, возврат и проверку результатов.

Применение FHE

Технология FHE демонстрирует широкие перспективы в нескольких областях:

• Игры на полном блокчейне с защитой конфиденциальности: криптографическая защита экономических транзакций в игре, предотвращающая манипуляции в реальном времени.
• DeFi/MEV: Защита чувствительных данных, снижение рисков атак MEV
• AI: Проведение обучения модели с соблюдением конфиденциальности личных данных

Проект на начальной стадии экосистемы FHE

Кроме Zama и Fhenix, в экосистеме FHE есть еще ряд проектов, на которые стоит обратить внимание:

• Солнцезащитный крем: собственная разработка компилятора FHE
• Mind Network: сочетание сети FHE с EigenLayer
• PADO Labs: Децентрализованная вычислительная сеть, объединяющая ZKP и FHE
• Arcium: Параллельная сеть конфиденциальных вычислений
• Inco Network: Сосредоточен на оптимизации стоимости вычислений FHE на уровне 1
• Treat: FHE Layer3 экосистемы Shiba
• octra: поддержка сети FHE с изолированной средой выполнения
• BasedAI: вводит функцию FHE для LLM в сеть
• Encifher: Разработка FHEML вокруг FHE
• Privasea: Сеть FHE, сосредоточенная на защите конфиденциальности ML-выводов в области ИИ

Кроме того, такие некоммерческие организации, как FHE.org и FHE Onchain, предоставляют ценнейшие исследовательские и образовательные ресурсы для экосистемы.

Перспективы технологии FHE блестящие, с развитием таких проектов, как Fhenix, она обещает привнести новые инновации и жизненную силу в Блокчейн.