全同态加密(FHE)初学者指南

7/30/2024, 10:58:37 AM
本文介紹全同態加密(FHE),解釋其基本概念、工作原理以及應用場景。使用全同態加密,可以在保持數據私密性的同時進行複雜計算。

最近市場表現不佳,讓我有些空閒時間來分享新的科技發展。儘管2024年的加密貨幣市場不像以前那樣令人興奮,但仍然有一些新興技術試圖成為主流,就像今天的主題:“全同態加密(FHE)”一樣。

Vitalik Buterin也在5月寫了一篇關於全同態加密的文章,如果你有興趣的話,我推薦你閱讀。

什麼是全同態加密?

要了解全同態加密(FHE)這個術語,你需要知道“加密”和“同態”是什麼意思,以及為什麼“完全”很重要。

1. 什麼是加密?

加密是一個熟悉的概念。例如,愛麗絲想要將一個秘密訊息傳遞給鮑勃,像是“1314 520。”

如果第三方C正在傳遞消息但必須保密,Alice可以通過將每個數字乘以2進行加密,將其變為“2628 1040。”

Bob將每個數字除以2進行解密,揭示出原始訊息“1314 520。”

這是對稱加密,允許艾麗絲和鮑勃在涉及 C 的情況下進行安全通信。這在間諜電影中很常見。

2. 什麼是同態加密?

現在,讓我們使愛麗絲的情況更加複雜:

愛麗絲只有7歲;

她只懂得簡單的算術,例如乘以2和除以2。

愛麗絲每月需要支付400元的電費,但她欠了12個月。計算400*12對她來說太難了。

她不想讓其他人知道她的帳單金額,所以她請求 C 幫助,而不洩露敏感信息。

Alice使用乘法对她的数字进行加密,告诉C计算80024(相當於(4002) (12 2)).

c,作為一個成年人,迅速計算 800 * 24 = 19200,並告訴愛麗絲。 愛麗絲然後將 19200 除以 4(2 兩次),發現她欠 4800 元。

你看到了嗎?這是使用乘法的同態加密的最簡單形式,其中80024只是400的一個轉換版本。12. 變換前後的形狀基本上是相同的,這就是為什麼它被稱為“同態”。

這種加密方法允許一個人要求一個不信任的第三方進行計算,同時保持他們的敏感數字私密。

3. 為什麼要“全”同態加密?

在現實世界中,事情並不像這麼簡單。不是每個人都像c一樣誠實。

如果C試圖通過猜測來破解加密,他可能會找出原始數字。

“全同態”加密通過增加更多複雜性來解決此問題。

愛麗絲可以在她的加密中添加額外步驟,這樣C就更難破解了。

例如,愛麗絲可以將4乘以並且加上8倍,顯著降低猜測正確的機會。

然而,這仍然是“部分”同態加密,因為:

  • 它僅限於特定問題;
  • 它使用特定的操作,具有有限的加法和乘法步骤(通常不超过15步)。

"完全"同態加密允許無限的加法和乘法,使第三方能夠計算複雜問題,而不會暴露敏感數據。

一個複雜的多項式可以代表大多數數學問題,不僅僅是簡單的計算。

通過無限的加密步驟,幾乎不可能讓 c 窺探數據,真正實現了“安全和可用性”。

全同态加密是密码学中非常重要的技术。

2009年之前,只有部分同態加密是可能的。是甘特里在2009年提出的新想法使全同態加密成為現實。感興趣的讀者可以參考他的論文。

全同態加密(FHE)的應用

許多人想知道 FHE 可以用在哪裡。

一個例子是ai.

一個強大的人工智能需要大量數據,但其中許多數據是敏感的。全同態加密能幫助解決這個問題嗎?

可以。

你可以:

  • 使用全同態加密加密您的敏感數據;
  • 將加密數據交給AI;
  • 人工智慧處理數據而不理解它,產生了胡言亂語。

由於數據已加密,人工智能僅看到向量並預測響應,而不知道實際數據。

  • 作為加密數據的所有者,您可以像愛麗絲一樣在本地解密這些胡說八道。
  • 這樣,人工智能可以利用其計算能力而無需處理您的敏感數據。

目前,人工智能需要你放棄隱私。想想你輸入到gpt的所有內容!只有全同態加密才能實現這種程度的隱私保護。

這就是為什麼全同態加密(FHE)和人工智能(AI)是一個完美的組合,結合了安全性和功能性。

許多項目正在探索全同態加密,如 zama、privasea、mind network、fhenix、sunscreen 等,每個項目都有獨特的應用。

讓我們看一個項目,@Privasea_ai.

這是一個由幣安支持的全同態加密項目,專注於人臉識別。

安全性和可用性:機器可以確定人是否真實,而不必處理敏感的面部數據。

全同态加密有效地解决了这个问题。

真實世界中的全同態加密計算需要強大的計算能力,因為愛麗絲的加密步驟復雜且資源密集。

privasea旨在構建強大的計算網絡。他們提出了一種pow + pos網絡架構來應對這一問題。

最近,Privasea宣布推出他們的POW硬體,Workheart USB,是他們計算網絡的一部分,類似於一台挖礦機。

價格為0.2 eth,可挖掘總網絡代幣的6.66%。

還有一個類似 POS 的資產,StarFuel NFT,就像一個“工作許可證”,總共有5000個單位。

它的價格也是0.2 eth,可以收到總網絡代幣的0.75%(通過空投)。

這個NFT類似於POS,但避免了美國的監管問題。它允許用戶賭注Privasea代幣,將USB設備的挖礦效率提高一倍。

附註:我投資了這個項目,所以我有一個折扣的早鳥鑄造邀請碼sia7p0。如果感興趣,請隨意使用。https://nft.privasea.ai/WorkHeartNFT

結論

如果人工智能能广泛采用全同态加密技术,将会是一个重大优势。许多国家在监管人工智能时都专注于数据安全和隐私。

在像俄羅斯-烏克蘭戰爭這樣的衝突中,人工智能的背景可能會帶來風險,因為人工智能公司通常與特定國家有聯繫。

沒有人工智慧,國家就有落後的風險。在10年內,很難想像一個沒有人工智慧的世界。

數據隱私至關重要,從國家衝突到使用面部識別解鎖手機。

在人工智慧時代,如果全同態加密技術成熟,它將成為人類的最後防線。

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