Полностью гомоморфное шифрование (FHE): революционный прорыв в области конфиденциальности и вычислений

Полностью гомоморфное шифрование (FHE) — это продвинутая технология шифрования, которая позволяет выполнять вычисления над зашифрованными данными без их расшифровки. Эта концепция была предложена в 1970-х годах, но только в 2009 году прорывная работа Крейга Джентри сделала ее возможной. В основе FHE лежит его гомоморфность, то есть операции, выполняемые над зашифрованными данными, эквивалентны выполнению тех же операций над открытыми данными.

Ключевые характеристики FHE включают:

1. Поддержка операций сложения и умножения
2. Возможность выполнять операции неограниченное количество раз
3. Необходимо проводить управление шумом для обеспечения точности вычислений.

По сравнению с частичным гомоморфным шифрованием (PHE) и некоторым гомоморфным шифрованием (SHE), полностью гомоморфное шифрование (FHE) предлагает более полные возможности для зашифрованных вычислений. Однако FHE также сталкивается с проблемами вычислительной эффективности, вычисления с зашифрованными данными могут быть в тысячи или даже миллионы раз дороже, чем вычисления с открытыми данными.

В области блокчейна FHE имеет потенциал стать ключевой технологией для решения проблем масштабируемости и защиты конфиденциальности. Он может преобразовать прозрачный блокчейн в частично зашифрованную форму, сохраняя при этом контроль над смарт-контрактами. Некоторые проекты разрабатывают виртуальную машину FHE, позволяющую программистам писать код смарт-контрактов для управления примитивами FHE. Этот подход не только может решить проблемы конфиденциальности, но и возможно сделать возможными такие приложения, как зашифрованные платежи и игры.

FHE также может улучшить доступность существующих проектов конфиденциальности с помощью поиска конфиденциальных сообщений (OMR), решая такие проблемы, как задержка синхронизации. Однако само по себе FHE не решает проблемы масштабируемости блокчейна и может потребовать сочетания с доказательствами с нулевым разглашением (ZKP), чтобы справиться с этой задачей.

FHE и ZKP — это взаимодополняющие технологии, каждая из которых имеет различные сценарии применения. ZKP предоставляет проверяемые вычисления и атрибуты с нулевым разглашением, в то время как FHE позволяет выполнять вычисления на зашифрованных данных без раскрытия самих данных. Сочетание этих двух технологий может значительно усложнить вычисления и, следовательно, потребует компромиссов в зависимости от конкретных сценариев использования.

В настоящее время развитие полностью гомоморфного шифрования отстает от ZKP на три-четыре года, но быстро нагоняет. Проекты первого поколения FHE начали тестирование, а основной сеть ожидается в ближайшее время. Несмотря на то, что FHE по-прежнему сталкивается с проблемами вычислительной эффективности и управления ключами, его потенциал для массового применения огромен.

На рынке несколько компаний разрабатывают технологии и приложения, связанные с полностью гомоморфным шифрованием (FHE). К этим компаниям относятся Arcium, специализирующаяся на конфиденциальных вычислениях, Cysic, предлагающая ZK-вычисления как услугу, Zama, разрабатывающая решения FHE, Sunscreen, создающая приложения для конфиденциальности, Octra, предложившая концепцию HFHE, Fhenix, разрабатывающая FHE Layer 2, Mind Network, сосредоточенная на DePIN и AI, а также Inco Network, создающая конфиденциальные вычисления Layer 1. Эти компании получили значительное финансирование от известных инвестиционных организаций, что отражает высокий интерес рынка к технологиям FHE.

Развитие FHE также сталкивается с проблемами нормативно-правовой базы. Несмотря на то, что конфиденциальность данных в целом поддерживается, финансовая конфиденциальность остается в серой зоне регулирования. FHE обладает потенциалом для усиления защиты конфиденциальности данных при сохранении социальных преимуществ, таких как таргетированная реклама.

В ближайшие несколько лет, с постоянным улучшением теории, программного обеспечения, аппаратного обеспечения и алгоритмов, полностью гомоморфное шифрование (FHE) обещает стать более практичным и широко применяемым. Эта технология переходит от стадии теоретических исследований к стадии практического применения, и ожидается, что в течение следующих трех- пяти лет она достигнет значительных успехов, принесет революционные изменения в области шифрования.