FHE: Kriptografi'nin "gizlenme giysisi"

FHE( tamamen homomorfik şifreleme ), şifrelenmiş veriler üzerinde doğrudan hesaplama yapabilen ileri bir şifreleme teknolojisidir ve böylece gizliliği korurken verileri işleyebilir. Bu teknoloji finans, sağlık, bulut bilişim, makine öğrenimi gibi birçok alanda potansiyel uygulamalara sahiptir, ancak büyük hesaplama ve bellek maliyetleri nedeniyle, ticari olarak uygulanması için hâlâ zamana ihtiyaç vardır.

Temel İlkeler

FHE'nin temel düşüncesi, orijinal bilgiyi gizlemek için çok terimli kullanmaktır. Basit bir şifreleme süreci şu şekilde olabilir:

1. Bir anahtar polinomunu seçin s(x)
2. Rastgele bir çok terimli a(x) oluşturun
3. Küçük bir "gürültü" polinomunu üretin e(x)
4. Şifreli düz metin m: c(x) = m + a(x)*s(x) + e(x)

Şifre çözme sırasında, yalnızca anahtar s(x) bilindiğinde, c(x)'den açık metin m'yi geri almak mümkündür.

Herhangi bir derinlikte hesaplama gerçekleştirmek için, FHE aşağıdaki birkaç teknik kullanmıştır:

• Anahtar değiştirme: Sıkıştırılmış şifreli metin boyutu
• Modül geçişi: gürültü artışını kontrol et
• Özyükleme(Bootstrap): Gürültü seviyesini sıfırlama

Şu anda yaygın olan FHE şemaları, BGV, BFV, CKKS gibi kendini başlatma teknolojisine dayanmaktadır.

Karşılaşılan Zorluklar

FHE'nin en büyük sorunu, hesaplama maliyetinin büyük olmasıdır. Normal hesaplamalara kıyasla, FHE versiyonu milyarlarca kat daha yavaş olabilir. FHE'yi hızlandırmak için, Amerika Birleşik Devletleri'nde DARPA, FHE hızını normal hesaplamaların 1/10'una çıkarma hedefiyle DPRIVE programını başlattı. Bu program, temel olarak aşağıdaki alanlardan yola çıkarak çalışmaktadır:

1. İşlemci kelime uzunluğunu artırma
2. Özel ASIC çipleri geliştirme
3. MIMD paralel mimarisinin inşası

Yavaş ilerlemesine rağmen, FHE teknolojisinin uzun vadede önemli bir anlamı vardır, özellikle hassas verilerin işlenmesi açısından.

Blokzincirindeki Uygulamalar

FHE, blok zinciri alanında veri gizliliğini korumak için başlıca şunları içerir:

• Zincir üzeri gizlilik koruma
• AI eğitim verisi gizliliği
• Zincir Üzerinde Oy Kullanma Gizliliği
• Zincir Üstü Gizli İşlem İncelemesi
• Potansiyel MEV çözümleri

Ancak şu anda FHE'nin performansı, geniş ölçekli uygulamalarını sınırlamaktadır.

Ana Proje

Şu anda FHE ile ilgili projeler esas olarak Zama tarafından sağlanan teknolojiye dayanmaktadır:

• Fhenix: Gizlilik öncelikli Optimism Layer 2
• Privasea:LLM veri işlemleri
• Inco Network: Layer 1 inşa etme
• Arcium: FHE, MPC ve ZK teknolojilerini birleştirir
• Zihin Ağı: FHE tabanlı alt ağ mimarisi sağlar

Ayrıca, Octra'nın FHE'yi gerçekleştirmek için kendi geliştirdiği hypergraphs teknolojisini kullandığını belirtmek gerekir.

Gelecek

FHE hâlâ erken aşamalarda ve birçok zorlukla karşı karşıya:

• Yüksek maliyet
• Proje zorluğu yüksek
• Ticari geleceği belirsiz

Ancak, fon yatırımlarının artması ve özel yongaların hayata geçmesiyle, FHE'nin savunma, finans, sağlık gibi alanlarda devrim yaratması bekleniyor. Gelecekte FHE'nin kuantum hesaplama gibi öncü teknolojilerle birleşmesi, patlayıcı bir büyüme ile karşılaşabilir.