FHE, ZK ve MPC: Üç Şifreleme Teknolojisinin Benzerlikleri ve Farklılıkları

Şifreleme teknolojisi, veri güvenliği ve kişisel gizliliğin korunmasında son derece önemli bir rol oynamaktadır. Bu makalede tamamen homomorfik şifreleme (FHE), sıfır bilgi kanıtı (ZK) ve çok taraflı güvenli hesaplama (MPC) gibi üç ileri düzey şifreleme teknolojisi ayrıntılı olarak karşılaştırılacaktır.

Sıfır Bilgi Kanıtı (ZK): Kanıtlamak fakat ifşa etmemek

Sıfır bilgi kanıtı teknolojisi, belirli içerikleri ifşa etmeden bilgi doğruluğunu doğrulama sorununu çözmeyi amaçlamaktadır. Şifreleme ilkelerine dayanarak, bir tarafın diğer tarafa bir sırrın varlığını kanıtlamasına izin verirken, bu sırla ilgili herhangi bir özel bilgiyi açığa çıkarmasına gerek yoktur.

Örneğin, Alice bir araç kiralama şirketinin çalışanı Bob'a kredi durumunun iyi olduğunu kanıtlamak istiyorsa ancak ayrıntılı banka hesap özetini sunmak istemiyorsa, banka veya ödeme yazılımlarının sunduğu "kredi puanı" bir tür sıfır bilgi kanıtı olarak değerlendirilebilir. Alice, Bob'a "sıfır bilgi" ile kredi puanını kanıtlayabilir, spesifik hesap bilgilerini göstermek zorunda kalmadan.

Blockchain alanında, ZK teknolojisinin uygulaması belirli bir anonim şifreleme para birimine referans verebilir. Kullanıcılar para transferi yaptıklarında, anonimliklerini korurken transfer yetkisine sahip olduklarını kanıtlamaları gerekir. ZK kanıtı üreterek, madenciler işlem başlatıcısının kimliğini bilmeden işlemin geçerliliğini doğrulayabilir ve bunu zincire ekleyebilir.

Çok Taraflı Güvenli Hesaplama (MPC): Ortak Hesaplama Amaçlı Gizlilik Sağlama

Çok taraflı güvenli hesaplama teknolojisi, birden fazla katılımcının hassas bilgileri ifşa etmeden güvenli bir şekilde nasıl hesaplama yapabileceği sorununu çözmeyi amaçlamaktadır. Bu teknoloji, birden fazla katılımcının herhangi birinin girdi verilerini açıklamadan hesaplama görevlerini birlikte tamamlamalarını sağlar.

Örneğin, eğer üç kişi ortalama maaşlarını hesaplamak istiyor ancak birbirlerine kesin rakamları açıklamak istemiyorlarsa, aşağıdaki yöntemi kullanabilirler: Her kişi kendi maaşını üç parçaya ayırır ve bu parçaların iki tanesini diğer iki kişiye verir. Daha sonra her biri aldığı rakamları toplar ve sonucu paylaşır. Son olarak, üç kişi bu üç toplama sonucunu tekrar toplar ve ortalama alarak ortalama maaşı bulur, ancak diğerlerinin kesin maaş rakamlarını bilemez.

Kripto para alanında, MPC teknolojisi yeni nesil cüzdanların geliştirilmesinde kullanılmaktadır. Bu cüzdanlar, kullanıcıların 12 kelimeden oluşan bir kurtarma ifadesini hatırlamasını gerektirmemekte, bunun yerine özel anahtarları kullanıcıların cep telefonlarında, bulut ortamında ve hizmet sağlayıcıları gibi çeşitli yerlerde dağıtarak saklayan 2/2 çoklu imza benzeri bir yöntem kullanmaktadır. Kullanıcı telefonu kaybetse bile, erişim haklarını diğer yollarla kurtarabilir.

Tam Eşitlik Şifrelemesi (FHE): Şifreleme Dışında Hesaplama

Tam homomorfik şifreleme teknolojisi, hassas verilerin nasıl şifreleneceğine odaklanmaktadır; bu sayede şifrelenmiş veriler, güvenilmeyen üçüncü taraflara hesaplama işlemleri için verilebilir ve sonuçlar hâlâ orijinal veri sahibince doğru bir şekilde çözülebilir.

Gerçek uygulamalarda, FHE veri sahiplerinin gürültü ekleyerek (birden fazla toplama veya çarpma işlemi ile) orijinal verilerini güçlü hesaplama yeteneğine sahip üçüncü taraflara işlemeleri için vermelerine izin verir, ardından kendileri gerçek sonuçları çözmek için şifrelemeyi açar ve üçüncü taraf orijinal veri içeriği hakkında hiçbir şey bilmez.

Bu teknoloji, bulut bilişim ortamında hassas verileri işlerken özellikle önemlidir. Örneğin, tıbbi kayıtlar veya kişisel finans bilgileri işlenirken, FHE verilerin işlem süreci boyunca şifreleme halinde kalmasını sağlayarak hem veri güvenliğini korur hem de gizlilik düzenlemelerine uyum sağlar.

Blok zinciri alanında, FHE teknolojisi PoS (Hisse Kanıtı) konsensüs mekanizması ve oylama sistemlerini geliştirmek için uygulanabilir. Düğümlerin birbirlerinin cevaplarını bilmeden blok doğrulama işlemlerini tamamlamalarına izin vererek, düğümler arasındaki kopyalama eylemlerini önleyebilir ve böylece küçük PoS ağlarındaki düğümlerin tembellik ve merkezileşme sorunlarını çözebilir. Benzer şekilde, oylama sürecinde FHE, oy verenlerin birbirlerinin oylama niyetlerini bilmeden oylama yapmalarını sağlayarak, sürü oylama olgusunun meydana gelmesini engelleyebilir.

Teknik Karşılaştırma

Bu üç teknoloji veri gizliliğini ve güvenliğini korumayı amaçlasa da, uygulama senaryoları ve teknik karmaşıklık açısından farklılıklar göstermektedir:

1. Uygulama Alanı:
   • ZK, "nasıl kanıtlanır" üzerine odaklanır ve izinlerin veya kimliklerin doğrulanması gereken durumlarda kullanılır.
   • MPC, çok tarafın ortak hesaplama yapması gerektiği ancak kendi veri gizliliğini koruması gereken durumlar için "nasıl hesaplanır" konusuna odaklanır.
   • FHE, "nasıl şifreleme" konusuna odaklanır ve veri şifreleme durumunu korurken karmaşık hesaplamalar yapılması gereken senaryolar için uygundur.

2. Teknik karmaşıklık:
   • ZK teorik olarak güçlüdür, ancak etkili ve uygulanması kolay protokoller tasarlamak karmaşıktır, derin bir matematiksel ve programlama bilgisi gerektirir.
   • MPC uygulandığında senkronizasyon ve iletişim verimliliği sorunlarını çözmesi gerekir, özellikle çok taraflı katılım durumunda, koordinasyon maliyetleri ve hesaplama yükü oldukça yüksek olabilir.
   • FHE, büyük hesaplama verimliliği zorluklarıyla karşı karşıyadır. Teorik olarak son derece çekici olmasına rağmen, pratik uygulamalardaki yüksek hesaplama karmaşıklığı ve zaman maliyetleri hala başlıca engellerdir.

Sonuç olarak, bu üç şifreleme teknolojisi kendine özgü özelliklere ve uygulama alanlarına sahiptir ve modern kriptolojinin önemli bir parçasını oluşturarak veri güvenliği ve gizliliğin korunmasına güçlü bir destek sağlamaktadır.