Технологія FHE: нова надія на захист приватності даних

Повна гомоморфна криптографія ( FHE ) є передовою технологією шифрування, яка дозволяє виконувати обчислення над зашифрованими даними, забезпечуючи при цьому захист конфіденційності під час обробки даних. FHE має потенційні застосування в багатьох сферах, таких як фінанси, охорона здоров'я, хмарні обчислення, але наразі ще далека від масової комерціалізації, основним викликом є її величезні витрати на обчислення.

! Дослідження Gate Ventures: FHE, надягаючи плащ-невидимку Гаррі Поттера

Основні принципи FHE

Основна ідея FHE полягає у використанні поліномів для приховування вихідних даних та обробки зашифрованих даних шляхом виконання обчислень над поліномами. Конкретні кроки включають:

1. Виберіть поліно ключа
2. Генерація випадкового багаточлену
3. Введення малих "помилкових" многочленів
4. Використовуйте наведений вище поліном для шифрування вихідних даних

Для вирішення проблеми накопичення шуму під час обчислень FHE використовує технології зміни ключів, зміни модуля та підказки. Серед яких технологія підказки може скинути шум, реалізуючи обчислення без обмежень по глибині, що є основою FHE.

Наразі основні схеми FHE включають BGV, BFV, CKKS та інші, які використовують технологію підказок.

! Дослідження Gate Ventures: FHE, надягання плаща Гаррі Поттера

Виклики, з якими стикається FHE

Найбільшим викликом FHE є те, що його обчислювальні витрати надзвичайно великі, що робить його повільнішим за звичайні обчислення в мільйони разів. Для цього Агентство передових оборонних дослідницьких проектів США (DARPA) запустило програму DPRIVE, метою якої є підвищення швидкості обчислень FHE до 1/10 від швидкості звичайних обчислень.

DPRIVE головним чином зосереджується на наступних аспектах:

• Збільшити розрядність процесора
• Розробка спеціалізованих ASIC-процесорів
• Побудова MIMD паралельної архітектури

Хоча прогрес повільний, але унікальна цінність FHE у захисті чутливих даних робить його все ще важливим у довгостроковій перспективі.

! Дослідження Gate Ventures: FHE, надягаючи плащ-невидимку Гаррі Поттера

Застосування FHE у блокчейні

FHE може бути застосований для захисту конфіденційності в блокчейні, включаючи:

• Приватність на ланцюгу
• Конфіденційність даних для навчання ШІ
• Приватне голосування в блокчейні
• Перевірка конфіденційності транзакцій в мережі
• Протидія MEV

Але FHE також принесе нові виклики, такі як зниження пропускної здатності мережі, підвищення порогу для роботи вузлів тощо.

Основні проекти FHE

Основні проекти FHE наразі включають:

• Zama: на основі рішення TFHE було побудовано повний стек розробки
• Fhenix: побудований на Zama приватний Layer 2
• Privasea: використання FHE для обчислення даних LLM
• Мережа Inco: створення FHE рівня 1
• Arcium: інтеграція технологій FHE, MPC та ZK
• Mind Network: мережа Restaking на основі FHE
• Octra: використовує технологію гіперграфів для реалізації FHE

Перспектива

FHE все ще перебуває на ранній стадії, стикаючись з багатьма технічними та комерційними викликами. Але з приходом більшої кількості фінансування та команд, а також розробкою спеціалізованих чіпів, FHE має потенціал принести революцію в таких сферах, як оборона, фінанси, медицина, звільняючи потенціал приватних даних.