Развитие и применение полностью гомоморфного шифрования

Полностью гомоморфное шифрование(FHE) является продвинутой формой шифрования, позволяющей выполнять вычисления с зашифрованными данными без их расшифровки. Эта концепция была впервые предложена в 1970-х годах, но только в 2009 году были достигнуты прорывные успехи. Основные характеристики FHE включают гомоморфность, управление шумом и поддержку бесконечного числа операций сложения и умножения.

В отличие от частичного гомоморфного шифрования и некоторых видов гомоморфного шифрования, FHE поддерживает выполнение произвольных вычислений над зашифрованными данными, что делает его крайне перспективным, но также создает вычислительно трудные задачи. Основное преимущество FHE заключается в способности защищать конфиденциальность и безопасность данных на протяжении всего вычислительного процесса.

В области блокчейна FHE обещает стать ключевой технологией для решения проблем масштабируемости и защиты конфиденциальности. Он может преобразовать прозрачный блокчейн в частично зашифрованную форму, сохраняя при этом контрольные возможности смарт-контрактов. Некоторые проекты разрабатывают виртуальную машину FHE, позволяющую программистам писать код смарт-контрактов для работы с примитивами FHE. Этот подход может решить текущие проблемы конфиденциальности блокчейна, сделать возможными зашифрованные платежи, игры и другие приложения, сохраняя при этом возможность отслеживания транзакционных графов.

FHE также может улучшить доступность проектов конфиденциальности через поиск приватных сообщений (OMR), позволяя клиентам кошельков синхронизировать данные без раскрытия содержания. Однако само FHE не может напрямую решить проблему масштабируемости блокчейна и, возможно, потребуется в сочетании с доказательствами с нулевым разглашением (ZKP), чтобы справиться с этой задачей.

FHE и ZKP являются взаимодополняющими технологиями, каждая из которых служит разным целям. ZKP предоставляет проверяемые вычисления и свойства нулевых знаний, в то время как FHE позволяет выполнять вычисления над зашифрованными данными, не раскрывая сами данные. Комбинирование обеих технологий может значительно увеличить вычислительную сложность, поэтому необходимо взвесить плюсы и минусы в зависимости от конкретного случая использования.

В настоящее время развитие полностью гомоморфного шифрования отстает от ZKP на три-четыре года, но быстро догоняет. Проекты первого поколения FHE начали тестирование, и основной сеть ожидается в этом году позже. Несмотря на то, что вычислительные затраты FHE все еще выше, чем у ZKP, его потенциал для массового применения начинает проявляться.

Основные проблемы, с которыми сталкивается FHE, включают вычислительную эффективность и управление ключами. Вычислительная интенсивность операций самозагрузки улучшается за счет усовершенствования алгоритмов и оптимизации инженерии. В области управления ключами некоторые проекты используют схемы управления ключами с пороговым значением, но все еще требуют дальнейшего развития для преодоления проблемы единой точки отказа.

Множество компаний и проектов активно занимаются разработкой и применением полностью гомоморфного шифрования (FHE). К ним относятся Arcium, сосредоточенная на параллельных вычислениях с конфиденциальностью, Cysic, предоставляющая вычисления ZK как услугу, Zama, разрабатывающая решения FHE, Sunscreen, создающая инструменты для частных приложений, Octra, предложившая концепцию HFHE, Fhenix, развивающая поддержку FHE для Ethereum Layer 2, Mind Network, строящая уровень повторного залога FHE, а также Inco Network, создающая модульные блокчейны для конфиденциальных вычислений.

Регуляторная среда FHE различается в разных регионах. Хотя конфиденциальность данных в целом поддерживается, финансовая конфиденциальность все еще находится в серой зоне. FHE имеет потенциал для улучшения конфиденциальности данных, одновременно сохраняя социальные выгоды.

С учетом постоянного прогресса в теории, программном обеспечении, аппаратном обеспечении и алгоритмах, ожидается, что полностью гомоморфное шифрование (FHE) достигнет значительного прогресса в следующие 3-5 лет, постепенно переходя от теоретических исследований к практическому применению. Как революционная технология, FHE обещает оказать глубокое влияние в области шифрования, предоставляя инновационные решения для конфиденциальности и безопасности в экосистеме блокчейна.