El desarrollo y las perspectivas de aplicación de la encriptación completamente homomórfica

La encriptación completamente homomórfica ( FHE ) como una tecnología de encriptación avanzada, permite realizar cálculos sobre datos encriptados sin necesidad de desencriptarlos. Este concepto se remonta a la década de 1970, pero no fue hasta 2009 que se lograron avances significativos. La característica central de FHE es la homomorfía, es decir, realizar operaciones de suma o multiplicación sobre el texto cifrado es equivalente a realizar las mismas operaciones sobre el texto en claro.

A diferencia de ciertos cifrados homomórficos (PHE) y de algún cifrado homomórfico (SHE), el FHE soporta operaciones de suma y multiplicación ilimitadas, lo que le permite realizar cálculos arbitrarios sobre datos encriptados. Sin embargo, el FHE también enfrenta desafíos como la gestión del ruido y la eficiencia computacional.

En el ámbito de la blockchain, FHE tiene el potencial de convertirse en la tecnología clave para resolver los problemas de escalabilidad y protección de la privacidad. Puede transformar una blockchain transparente en una forma parcialmente encriptada, al mismo tiempo que mantiene el control de los contratos inteligentes. Algunos proyectos están desarrollando una máquina virtual FHE, que permite a los programadores escribir código de contratos inteligentes que operan con primitivas FHE. Este enfoque puede resolver los problemas de privacidad actuales en la blockchain, al tiempo que conserva el gráfico de transacciones, mejorando la amigabilidad con los reguladores.

La encriptación completamente homomórfica (FHE) también puede mejorar la usabilidad de proyectos de privacidad, como resolver problemas de sincronización de clientes de billetera a través de la recuperación de mensajes privados (OMR). Sin embargo, la FHE en sí misma no puede resolver directamente los problemas de escalabilidad de la blockchain y puede necesitar ser utilizada en combinación con tecnologías de prueba de conocimiento cero (ZKP).

FHE y ZKP son tecnologías complementarias que sirven a diferentes propósitos. ZKP proporciona cálculos verificables y propiedades de conocimiento cero, mientras que FHE permite realizar cálculos sobre datos encriptados sin revelar los datos mismos. Combinar ambos puede aumentar significativamente la complejidad computacional, por lo que es necesario sopesar según el caso de uso específico.

Actualmente, el desarrollo de la encriptación completamente homomórfica (FHE) está aproximadamente 3-4 años por detrás de la prueba de conocimiento cero (ZKP), pero está alcanzando rápidamente. Los primeros proyectos de FHE han comenzado a probarse y se espera que se lance la mainnet más tarde este año. A pesar de que la FHE todavía tiene un mayor costo computacional que la ZKP, su potencial para la aplicación a gran escala se está volviendo cada vez más evidente.

Las aplicaciones de FHE enfrentan algunos desafíos, como la eficiencia computacional y la gestión de claves. La intensidad computacional de las operaciones de autocarga se está mejorando mediante mejoras algorítmicas y optimizaciones de ingeniería. En cuanto a la gestión de claves, algunos proyectos adoptan métodos de gestión de claves umbral, pero aún necesitan un desarrollo adicional para superar el problema de punto único de falla.

En el ámbito del mercado, varias empresas están desarrollando activamente soluciones de encriptación completamente homomórfica (FHE). Zama ofrece herramientas FHE para proyectos Web3, Sunscreen ha desarrollado un compilador FHE, Fhenix está construyendo una red de capa 2 de Ethereum que soporta FHE, y Mind Network se dedica a realizar "internet encriptada de extremo a extremo". Estos proyectos han recibido el apoyo de capital de riesgo, lo que muestra la confianza del mercado en la tecnología FHE.

En cuanto al entorno regulatorio, FHE tiene el potencial de mejorar la privacidad de los datos, permitiendo a los usuarios mantener la propiedad de los datos y posiblemente obtener beneficios de ellos, al mismo tiempo que se preservan los beneficios sociales. Con la continua mejora de la teoría, el software, el hardware y los algoritmos, se espera que FHE logre avances significativos en los próximos 3-5 años, pasando gradualmente de la investigación teórica a la aplicación práctica.

En general, la tecnología de encriptación completamente homomórfica se encuentra en un momento clave de transformación en el campo de la encriptación, y se espera que proporcione soluciones innovadoras a problemas como la escalabilidad de la blockchain y la protección de la privacidad. A medida que la tecnología madura y se amplían las aplicaciones, se espera que el FHE impulse el desarrollo innovador de diversas aplicaciones en el ecosistema de encriptación.