FHE: Memakai Jubah Gaib Harry Potter

Enkripsi homomorfik penuh (FHE) adalah teknologi enkripsi canggih yang memungkinkan perhitungan langsung pada data terenkripsi, sehingga dapat memproses data sambil melindungi privasi. FHE memiliki aplikasi potensial di berbagai bidang seperti keuangan, kesehatan, dan komputasi awan, tetapi karena biaya komputasi dan memori yang besar, komersialisasi masih memerlukan waktu.

Prinsip Dasar

Inti dari FHE adalah mengenkripsi data asli melalui polinomial dan melakukan perhitungan dalam keadaan terenkripsi. Proses enkripsi yang disederhanakan adalah sebagai berikut:

1. Pilih polinomial kunci s(x)
2. Menghasilkan polinomial acak a(x)
3. Menghasilkan polinomial "kesalahan" kecil e(x)
4. Teks terenkripsi m: c(x) = m + a(x)*s(x) + e(x)

Saat mendekripsi, mengetahui s(x) dapat memulihkan plaintext m. Pengenalan polinomial acak dan kesalahan bertujuan untuk meningkatkan keamanan.

Untuk mencapai perhitungan dalam keadaan terenkripsi, FHE mengubah operasi menjadi model sirkuit. Namun, setiap kali operasi dilakukan, kebisingan akan meningkat, yang pada akhirnya dapat menyebabkan ketidakmampuan untuk melakukan dekripsi yang benar. Untuk mengatasi masalah ini, FHE menggunakan teknologi berikut:

• Peralihan Kunci: Mengompresi Ukuran Ciphertext
• Pergantian modulus: mengurangi kebisingan
• Panduan (Bootstrap): Reset kebisingan ke level awal

Meskipun teknologi Bootstrap memiliki beban komputasi yang besar, ia dapat mencapai kedalaman komputasi yang tidak terbatas, yang merupakan kunci untuk mewujudkan FHE yang sebenarnya.

Tantangan yang Dihadapi FHE

Tantangan terbesar FHE adalah biaya komputasi yang sangat besar. Dibandingkan dengan komputasi biasa, kecepatan komputasi FHE mungkin lebih lambat lebih dari 1 juta kali. DARPA Amerika Serikat telah meluncurkan program DPRIVE, berusaha untuk meningkatkan kecepatan FHE menjadi 1/10 dari komputasi biasa, tetapi kemajuannya lambat.

Rencana DPRIVE terutama berfokus pada aspek berikut:

1. Memperbesar panjang kata prosesor
2. Mengembangkan prosesor ASIC khusus
3. Membangun arsitektur paralel MIMD

Meskipun kemajuan teknologi FHE lambat, tetapi tetap memiliki makna unik dalam melindungi data sensitif, terutama di bidang militer, medis, dan keuangan.

Penggabungan Blockchain

Dalam bidang blockchain, FHE dapat digunakan untuk melindungi privasi di blockchain, privasi data pelatihan AI, privasi voting di blockchain, dan lain-lain. Ini juga dianggap sebagai salah satu solusi MEV yang potensial. Namun, biaya komputasi yang tinggi dari FHE dapat secara signifikan mengurangi throughput jaringan.

Proyek Utama

Saat ini, sebagian besar proyek FHE menggunakan teknologi yang disediakan oleh Zama, seperti Fhenix, Privasea, Inco Network, Mind Network, dan lain-lain. Proyek-proyek ini terutama berbeda dalam model bisnis.

Zama membangun tumpukan pengembangan blockchain + AI yang cukup lengkap berdasarkan skema TFHE. Octra menggunakan teknologi hypergraphs yang unik untuk mencapai FHE, dan membangun bahasa kontrak pintar serta protokol konsensus yang baru.

Pandangan ke Depan

Teknologi FHE masih berada pada tahap yang sangat awal, perkembangannya tidak sebaik teknologi bukti nol pengetahuan. Tantangan utama termasuk biaya tinggi, kesulitan rekayasa, dan prospek komersialisasi yang tidak jelas.

Dengan semakin banyaknya dana dan perhatian yang diberikan, diperkirakan akan ada lebih banyak proyek FHE yang muncul. Implementasi chip FHE adalah salah satu syarat kunci untuk komersialisasinya. Meskipun menghadapi hambatan teknis, FHE tetap memiliki potensi besar di bidang pertahanan, keuangan, dan kesehatan, dan mungkin akan mengalami ledakan di masa depan.