FHE: Mettre le manteau d'invisibilité de Harry Potter

L'encryption entièrement homomorphe ( FHE ) est une technologie de cryptage avancée qui permet d'effectuer des calculs directement sur des données cryptées, protégeant ainsi la vie privée tout en traitant les données. FHE a des applications potentielles dans plusieurs domaines tels que la finance, la santé et le cloud computing, mais en raison de ses énormes coûts computationnels et de mémoire, sa commercialisation nécessite encore du temps.

Principes de base

Le cœur de FHE est de chiffrer les données brutes à l'aide de polynômes et d'effectuer des calculs dans un état chiffré. Le processus de chiffrement simplifié est le suivant :

1. Sélectionnez le polynôme clé s(x)
2. Générer un polynôme aléatoire a(x)
3. Générer un petit polynôme d'"erreur" e(x)
4. Texte en clair m : c(x) = m + a(x)*s(x) + e(x)

Lors du déchiffrement, savoir que s(x) permet de récupérer le texte en clair m. L'introduction de polynômes aléatoires et d'erreurs vise à accroître la sécurité.

Pour réaliser des calculs dans un état chiffré, la FHE transforme les opérations en un modèle de circuit. Cependant, chaque opération augmente le bruit, ce qui peut finalement empêcher un déchiffrement correct. Pour résoudre ce problème, la FHE utilise les techniques suivantes :

• Changement de clé : réduction de la taille du texte chiffré
• Commutation de module : réduction du bruit
• Guide (Bootstrap) : réinitialiser le bruit au niveau initial

La technologie Bootstrap, bien qu'elle entraîne des coûts de calcul élevés, permet de réaliser des calculs d'une profondeur infinie, ce qui est la clé pour réaliser un véritable FHE.

Défis auxquels fait face la FHE

Le plus grand défi de la FHE est son énorme coût de calcul. Par rapport aux calculs ordinaires, la vitesse de calcul de la FHE peut être plus de 1 million de fois plus lente. La DARPA américaine a lancé le programme DPRIVE, tentant d'augmenter la vitesse de la FHE à 1/10 de celle des calculs ordinaires, mais les progrès sont lents.

Le plan DPRIVE se concentre principalement sur les aspects suivants :

1. Augmenter la longueur des mots du processeur
2. Développer des processeurs ASIC dédiés
3. Construire une architecture parallèle MIMD

Bien que la technologie FHE progresse lentement, elle a toujours une signification unique en matière de protection des données sensibles, en particulier dans des domaines tels que l'armée, la santé et la finance.

Combinaison de la blockchain

Dans le domaine de la blockchain, la FHE peut être utilisée pour protéger la confidentialité des données sur la chaîne, la confidentialité des données d'entraînement de l'IA, la confidentialité des votes sur la chaîne, etc. Elle est également considérée comme l'une des solutions potentielles au MEV. Cependant, le coût de calcul élevé de la FHE pourrait réduire considérablement le débit du réseau.

Projets principaux

Actuellement, la plupart des projets FHE utilisent la technologie fournie par Zama, comme Fhenix, Privasea, Inco Network, Mind Network, etc. Ces projets se distinguent principalement par leur modèle économique.

Zama a construit une pile de développement blockchain + IA relativement complète basée sur le schéma TFHE. Octra utilise une technologie unique de hypergraphes pour réaliser FHE et a développé un nouveau langage de contrat intelligent et un protocole de consensus.

Perspectives

La technologie FHE en est encore à un stade très précoce, son développement étant inférieur à celui des techniques de preuve à divulgation nulle de connaissance. Les principaux défis incluent le coût élevé, la difficulté d'ingénierie et des perspectives de commercialisation incertaines.

Avec l'entrée de davantage de fonds et d'attention, on s'attend à l'émergence de plus de projets FHE. L'implémentation des puces FHE est l'une des conditions clés pour leur commercialisation. Malgré les résistances technologiques, le FHE présente un potentiel énorme dans des domaines tels que la défense, la finance et la santé, et pourrait connaître une explosion à l'avenir.