Повністю гомоморфне шифрування(FHE) розвиток та застосування
Повністю гомоморфне шифрування(FHE) концепція вперше була представлена в 70-х роках XX століття, але протягом тривалого часу її реалізація була складною. Основна ідея FHE полягає в тому, щоб виконувати обчислення на зашифрованих даних без попереднього розшифрування. Спочатку можна було виконувати лише прості арифметичні операції, такі як додавання, віднімання, множення та ділення на зашифрованих даних, що називалося частковим гомоморфним шифруванням. У 2009 році Крейг Джентрі здійснив суттєвий прорив, продемонструвавши можливість виконання будь-яких обчислень на зашифрованих даних, що сприяло розвитку FHE.
FHE є передовою технологією шифрування, яка дозволяє виконувати обчислення безпосередньо над зашифрованими даними без необхідності їх розшифровки. Це означає, що можна виконувати операції над шифротекстом і генерувати зашифровані результати, які після розшифровки будуть відповідати результатам, отриманим при виконанні тих самих операцій над оригінальним відкритим текстом.
Ключові характеристики FHE включають:
Гомоморфність: операції додавання або множення над шифротекстом є еквівалентом виконання тих же операцій над відкритим текстом.
Управління шумом: Шифрування FHE вводить шум для забезпечення безпеки, але після кожної операції шум зростає. Контроль та мінімізація шуму є критично важливими для забезпечення точності обчислень.
Безкінечні операції: на відміну від часткового гомоморфного шифрування (PHE) та певного гомоморфного шифрування (SHE), FHE підтримує безкінечну кількість операцій додавання та множення, дозволяючи виконувати будь-які типи обчислень на зашифрованих даних.
Основним викликом, з яким стикається FHE, є обчислювальна ефективність. Витрати на обчислення з шифротекстом можуть бути в 10,000 до 1,000,000 разів вищими, ніж при обчисленні з відкритим текстом. Справжнє повністю гомоморфне шифрування досягається лише тоді, коли можна виконувати нескінченну кількість додавань і множень над шифротекстом.
Гомоморфне шифрування можна поділити на кілька категорій в залежності від ступеня реалізації:
Часткове гомоморфне шифрування ( PHE ): підтримує безмежну кількість операцій ( додавання або множення ).
певний вид гомоморфного шифрування ( SHE ): підтримує обмежену кількість операцій додавання та множення.
повністю гомоморфне шифрування(FHE): підтримує нескінченну кількість операцій додавання та множення, може виконувати будь-які обчислення на зашифрованих даних.
Основна перевага FHE полягає в можливості виконувати будь-які види обчислень на зашифрованих даних, одночасно забезпечуючи конфіденційність і безпеку всього процесу.
У сфері блокчейну FHE має потенціал стати ключовою технологією для вирішення проблем масштабованості та захисту конфіденційності. Сучасні системи блокчейну загалом є прозорими, всі транзакції та змінні смарт-контрактів є відкритими. FHE може перетворити повністю прозорий блокчейн на частково зашифрований, зберігаючи при цьому контроль над смарт-контрактами.
Наприклад, певна компанія розробляє віртуальну машину FHE, яка дозволяє розробникам писати код смарт-контрактів для роботи з FHE примітивами. Цей підхід може вирішити поточні проблеми конфіденційності в блокчейні, що робить можливими такі застосування, як шифровані платежі, онлайн-гемблінг тощо, при цьому зберігаючи графік транзакцій, що робить його більш дружнім до регулювання в порівнянні з іншими рішеннями для конфіденційності.
FHE також може покращити досвід користувачів проектів конфіденційності через пошук приватних повідомлень (OMR), дозволяючи клієнтам гаманців синхронізувати дані без розкриття доступу до вмісту.
Однак FHE не може безпосередньо вирішити проблеми масштабованості блокчейну. Поєднання FHE з нульовими доказами (ZKP) може вирішити деякі виклики масштабованості. Перевіряльне FHE може забезпечити правильне виконання обчислень, надаючи надійний механізм обчислень для середовища блокчейну.
FHE та ZKP є взаємодоповнюючими технологіями, але служать різним цілям. ZKP дозволяє верифіковані обчислення та нульові знання, забезпечуючи захист приватності для приватного стану. Проте, ZKP не може забезпечити приватність для спільного стану, що є критично важливим для багатьох децентралізованих платформ застосувань. FHE та багатосторонні обчислення (MPC) можуть компенсувати цю недостачу, дозволяючи виконувати обчислення над зашифрованими даними без розкриття самих даних.
Розвиток FHE наразі відстає від ZKP на три-чотири роки, але швидко наздоганяє. Проекти першого покоління FHE вже почали тестування, основна мережа очікується на запуск пізніше цього року. Попри те, що обчислювальні витрати FHE все ще вищі, ніж у ZKP, потенціал його масового застосування вже виявився. Як тільки FHE увійде в виробниче середовище та досягне масштабування, очікується, що він швидко розвиватиметься, як ZK Rollups.
Застосування повністю гомоморфного шифрування стикається з деякими викликами, включаючи обчислювальну ефективність та управління ключами. Обчислення операцій самозапуску в FHE є обчислювально інтенсивними, але вдосконалення алгоритмів та інженерна оптимізація постійно підвищують їхню ефективність. Для деяких специфічних застосувань, таких як машинне навчання, альтернативи, які не використовують операції самозапуску, можуть бути більш ефективними.
Управління ключами також є важливим викликом. Деякі проекти FHE потребують управління ключами з порогом, що включає групу валідаторів з можливістю розшифровки. Цей підхід потребує подальшого розвитку для подолання проблеми єдиної точки відмови.
Ринок повністю гомоморфного шифрування привертає увагу багатьох інвесторів. Деякі компанії з венчурного капіталу в галузі шифрування активно інвестують у сферу FHE, усвідомлюючи її потенціал. Деякі проекти розробляють програми на базі FHE, такі як онлайн-азартні ігри, комерційні платежі та ігри.
Поріг FHE( TFHE) поєднує FHE з технологіями MPC та блокчейну, що особливо перспективно, відкриваючи нові сценарії застосування. Дружелюбність розробників FHE дозволяє програмувати за допомогою звичних мов смарт-контрактів, що підвищує його практичність у розробці застосунків.
Регуляторне середовище FHE в різних регіонах відрізняється. Незважаючи на те, що конфіденційність даних загалом підтримується, фінансова конфіденційність залишається спірною областю. FHE має потенціал для посилення захисту конфіденційності даних, дозволяючи користувачам зберігати право власності на дані та, можливо, отримувати вигоду з цього, одночасно зберігаючи соціальні переваги, такі як таргетована реклама.
Оскільки ми дивимося в майбутнє, очікується, що теоретичні дослідження, розробка програмного забезпечення, оптимізація апаратного забезпечення та вдосконалення алгоритмів зроблять FHE все більш практичним. Розвиток FHE переходить від теоретичних досліджень до стадії практичного застосування, і очікується, що в найближчі три-п'ять років буде досягнуто значного прогресу.
В цілому, FHE знаходиться на передовій революції в галузі шифрування, відкриваючи нові можливості для рішень з питань конфіденційності та безпеки. З постійним прогресом технологій та безперервною увагою венчурного капіталу, FHE має потенціал для широкого застосування, вирішуючи ключові проблеми масштабованості блокчейна та захисту конфіденційності. З дорослішанням технології, FHE має можливість відкрити нові перспективи для різноманітних інноваційних застосувань у екосистемі шифрування.
Ця сторінка може містити контент третіх осіб, який надається виключно в інформаційних цілях (не в якості запевнень/гарантій) і не повинен розглядатися як схвалення його поглядів компанією Gate, а також як фінансова або професійна консультація. Див. Застереження для отримання детальної інформації.
повністю гомоморфне шифрування FHE: Блокчейн приватності та масштабованості майбутнє рішення
Повністю гомоморфне шифрування(FHE) розвиток та застосування
Повністю гомоморфне шифрування(FHE) концепція вперше була представлена в 70-х роках XX століття, але протягом тривалого часу її реалізація була складною. Основна ідея FHE полягає в тому, щоб виконувати обчислення на зашифрованих даних без попереднього розшифрування. Спочатку можна було виконувати лише прості арифметичні операції, такі як додавання, віднімання, множення та ділення на зашифрованих даних, що називалося частковим гомоморфним шифруванням. У 2009 році Крейг Джентрі здійснив суттєвий прорив, продемонструвавши можливість виконання будь-яких обчислень на зашифрованих даних, що сприяло розвитку FHE.
FHE є передовою технологією шифрування, яка дозволяє виконувати обчислення безпосередньо над зашифрованими даними без необхідності їх розшифровки. Це означає, що можна виконувати операції над шифротекстом і генерувати зашифровані результати, які після розшифровки будуть відповідати результатам, отриманим при виконанні тих самих операцій над оригінальним відкритим текстом.
Ключові характеристики FHE включають:
Гомоморфність: операції додавання або множення над шифротекстом є еквівалентом виконання тих же операцій над відкритим текстом.
Управління шумом: Шифрування FHE вводить шум для забезпечення безпеки, але після кожної операції шум зростає. Контроль та мінімізація шуму є критично важливими для забезпечення точності обчислень.
Безкінечні операції: на відміну від часткового гомоморфного шифрування (PHE) та певного гомоморфного шифрування (SHE), FHE підтримує безкінечну кількість операцій додавання та множення, дозволяючи виконувати будь-які типи обчислень на зашифрованих даних.
Основним викликом, з яким стикається FHE, є обчислювальна ефективність. Витрати на обчислення з шифротекстом можуть бути в 10,000 до 1,000,000 разів вищими, ніж при обчисленні з відкритим текстом. Справжнє повністю гомоморфне шифрування досягається лише тоді, коли можна виконувати нескінченну кількість додавань і множень над шифротекстом.
Гомоморфне шифрування можна поділити на кілька категорій в залежності від ступеня реалізації:
Основна перевага FHE полягає в можливості виконувати будь-які види обчислень на зашифрованих даних, одночасно забезпечуючи конфіденційність і безпеку всього процесу.
У сфері блокчейну FHE має потенціал стати ключовою технологією для вирішення проблем масштабованості та захисту конфіденційності. Сучасні системи блокчейну загалом є прозорими, всі транзакції та змінні смарт-контрактів є відкритими. FHE може перетворити повністю прозорий блокчейн на частково зашифрований, зберігаючи при цьому контроль над смарт-контрактами.
Наприклад, певна компанія розробляє віртуальну машину FHE, яка дозволяє розробникам писати код смарт-контрактів для роботи з FHE примітивами. Цей підхід може вирішити поточні проблеми конфіденційності в блокчейні, що робить можливими такі застосування, як шифровані платежі, онлайн-гемблінг тощо, при цьому зберігаючи графік транзакцій, що робить його більш дружнім до регулювання в порівнянні з іншими рішеннями для конфіденційності.
FHE також може покращити досвід користувачів проектів конфіденційності через пошук приватних повідомлень (OMR), дозволяючи клієнтам гаманців синхронізувати дані без розкриття доступу до вмісту.
Однак FHE не може безпосередньо вирішити проблеми масштабованості блокчейну. Поєднання FHE з нульовими доказами (ZKP) може вирішити деякі виклики масштабованості. Перевіряльне FHE може забезпечити правильне виконання обчислень, надаючи надійний механізм обчислень для середовища блокчейну.
FHE та ZKP є взаємодоповнюючими технологіями, але служать різним цілям. ZKP дозволяє верифіковані обчислення та нульові знання, забезпечуючи захист приватності для приватного стану. Проте, ZKP не може забезпечити приватність для спільного стану, що є критично важливим для багатьох децентралізованих платформ застосувань. FHE та багатосторонні обчислення (MPC) можуть компенсувати цю недостачу, дозволяючи виконувати обчислення над зашифрованими даними без розкриття самих даних.
Розвиток FHE наразі відстає від ZKP на три-чотири роки, але швидко наздоганяє. Проекти першого покоління FHE вже почали тестування, основна мережа очікується на запуск пізніше цього року. Попри те, що обчислювальні витрати FHE все ще вищі, ніж у ZKP, потенціал його масового застосування вже виявився. Як тільки FHE увійде в виробниче середовище та досягне масштабування, очікується, що він швидко розвиватиметься, як ZK Rollups.
Застосування повністю гомоморфного шифрування стикається з деякими викликами, включаючи обчислювальну ефективність та управління ключами. Обчислення операцій самозапуску в FHE є обчислювально інтенсивними, але вдосконалення алгоритмів та інженерна оптимізація постійно підвищують їхню ефективність. Для деяких специфічних застосувань, таких як машинне навчання, альтернативи, які не використовують операції самозапуску, можуть бути більш ефективними.
Управління ключами також є важливим викликом. Деякі проекти FHE потребують управління ключами з порогом, що включає групу валідаторів з можливістю розшифровки. Цей підхід потребує подальшого розвитку для подолання проблеми єдиної точки відмови.
Ринок повністю гомоморфного шифрування привертає увагу багатьох інвесторів. Деякі компанії з венчурного капіталу в галузі шифрування активно інвестують у сферу FHE, усвідомлюючи її потенціал. Деякі проекти розробляють програми на базі FHE, такі як онлайн-азартні ігри, комерційні платежі та ігри.
Поріг FHE( TFHE) поєднує FHE з технологіями MPC та блокчейну, що особливо перспективно, відкриваючи нові сценарії застосування. Дружелюбність розробників FHE дозволяє програмувати за допомогою звичних мов смарт-контрактів, що підвищує його практичність у розробці застосунків.
Регуляторне середовище FHE в різних регіонах відрізняється. Незважаючи на те, що конфіденційність даних загалом підтримується, фінансова конфіденційність залишається спірною областю. FHE має потенціал для посилення захисту конфіденційності даних, дозволяючи користувачам зберігати право власності на дані та, можливо, отримувати вигоду з цього, одночасно зберігаючи соціальні переваги, такі як таргетована реклама.
Оскільки ми дивимося в майбутнє, очікується, що теоретичні дослідження, розробка програмного забезпечення, оптимізація апаратного забезпечення та вдосконалення алгоритмів зроблять FHE все більш практичним. Розвиток FHE переходить від теоретичних досліджень до стадії практичного застосування, і очікується, що в найближчі три-п'ять років буде досягнуто значного прогресу.
В цілому, FHE знаходиться на передовій революції в галузі шифрування, відкриваючи нові можливості для рішень з питань конфіденційності та безпеки. З постійним прогресом технологій та безперервною увагою венчурного капіталу, FHE має потенціал для широкого застосування, вирішуючи ключові проблеми масштабованості блокчейна та захисту конфіденційності. З дорослішанням технології, FHE має можливість відкрити нові перспективи для різноманітних інноваційних застосувань у екосистемі шифрування.