Технологія FHE: майбутнє обчислень з приватністю

FHE( повна гомоморфна криптографія ) є передовою криптографічною технологією, яка дозволяє виконувати обчислення безпосередньо над зашифрованими даними, що дозволяє обробляти дані, захищаючи при цьому конфіденційність. Ця технологія має широкі перспективи застосування в багатьох сферах, таких як фінанси, охорона здоров'я, хмарні обчислення тощо. Але наразі комерціалізація FHE стикається з викликами, головним чином через великі обчислювальні та пам'яті витрати, а також через погану масштабованість.

Основні принципи FHE

Ядро FHE полягає в приховуванні оригінальної інформації за допомогою многочленів. Конкретний процес включає:

1. Виберіть поліно ключів
2. Генерація випадкового多项式
3. Додати маленький "помилковий" поліном
4. Використовуйте вказаний вираз для шифрування вихідних даних

Цей метод може ефективно приховувати оригінал, і тільки знаючи ключ, можна його розшифрувати. Але в процесі обчислення буде введено шум, що призведе до неможливості правильного розшифрування після кількох обчислень. Для вирішення цієї проблеми FHE використовує такі технології:

• Переключення ключа: зменшення розміру зашифрованого тексту
• Перемикання модуля: контроль за зростанням шуму
• Самозапуск: скидання шуму до початкового рівня

Ці технології в поєднанні дозволяють FHE підтримувати обчислення будь-якої глибини.

Виклики, з якими стикається FHE

Найбільшим викликом FHE є його величезні обчислювальні витрати. У порівнянні з звичайними обчисленнями, обчислення у версії FHE можуть бути уповільнені в десятки мільярдів разів. Для вирішення цієї проблеми, американська DARPA запустила спеціальну програму Dprive, сподіваючись оптимізувати FHE наступним чином:

• Збільшити розрядність процесора
• Розробка спеціальних ASIC процесорів
• Побудова паралельної архітектури MIMD

Але досягнення мети з ефективністю звичайних обчислень 1/10 все ще залишається недосяжним.

Застосування FHE в сфері блокчейн

У блокчейні FHE в основному використовується для захисту конфіденційності даних, сфери застосування включають:

• Захист конфіденційності в блокчейні
• Приватність даних для навчання ШІ
• Приватність голосування в ланцюгу
• Перевірка приватних транзакцій в блокчейні

FHE також вважається одним з потенційних рішень проблеми MEV. Але через великі обчислювальні витрати, наразі його використання в блокчейн-індустрії все ще стикається з викликами.

! Дослідження Gate Ventures: FHE, надягання плаща-невидимки Гаррі Поттера

Основні проекти FHE

Технологія FHE все ще перебуває на ранній стадії, наразі основні проекти включають:

• Zama: надає інструменти розробки на основі TFHE
• Fhenix: побудова мережі Layer 2 з пріоритетом на конфіденційність
• Privasea: застосування FHE для обчислень даних LLM
• Inco Network: створення FHE Layer 1 мережі
• Arcium: об'єднує технології FHE, MPC та ZK
• Mind Network: поєднання Restaking та підмережі FHE

Технічне рішення Zama отримало визнання в кількох проектах.

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

! Дослідження Gate Ventures: FHE, надягаючи плащ Гаррі Поттера

Перспективи FHE

Хоча FHE наразі стикається з багатьма технічними викликами, його потенціал у сфері захисту конфіденційності залишається величезним. Зі збільшенням інвестицій та залученням талантів, FHE має шанси на досягнення проривних успіхів у майбутньому. Особливо після появи спеціалізованих чіпів FHE, ця технологія може спричинити глибокі зміни в таких сферах, як оборона, фінанси, медицина.

Загалом, FHE як передова технологія, хоч і має невизначені перспективи комерціалізації на даний момент, все ж має важливе значення в довгостроковій перспективі. У майбутньому, з розвитком технологій та розширенням застосувань, FHE має потенціал стати важливим рішенням у сфері обчислень з урахуванням конфіденційності.