Развитие и перспективы применения полностью гомоморфного шифрования

полностью гомоморфное шифрование(FHE) как одна из современных технологий шифрования, позволяет выполнять вычисления над зашифрованными данными без их расшифровки. Эта концепция восходит к 70-м годам 20 века, но только в 2009 году она достигла прорывного прогресса. Основная характеристика FHE - это гомоморфность, то есть выполнение операций сложения или умножения над зашифрованными данными эквивалентно выполнению тех же операций над открытыми данными.

В отличие от частичного гомоморфного шифрования ( PHE ) и некоторого гомоморфного шифрования ( SHE ), FHE поддерживает неограниченное количество операций сложения и умножения, что позволяет выполнять произвольные вычисления над зашифрованными данными. Однако FHE также сталкивается с такими проблемами, как управление шумом и вычислительная эффективность.

В области блокчейна FHE имеет потенциал стать ключевой технологией для решения проблем масштабируемости и защиты конфиденциальности. Он может преобразовать прозрачный блокчейн в частично зашифрованную форму, одновременно сохраняя контроль над смарт-контрактами. Некоторые проекты разрабатывают виртуальную машину FHE, позволяющую программистам писать код смарт-контрактов, работающих с примитивами FHE. Этот подход может решить текущие проблемы конфиденциальности в блокчейне, сохраняя при этом график транзакций и повышая удобство для регуляторов.

FHE также может улучшить доступность проектов конфиденциальности, например, решая проблемы синхронизации кошельков через конфиденциальный мессенджер (OMR). Однако само FHE не может напрямую решить проблему масштабируемости блокчейна и, возможно, потребуется использовать в сочетании с технологией нулевых знаний (ZKP).

FHE и ZKP являются взаимодополняющими технологиями, каждая из которых служит разным целям. ZKP предоставляет проверяемые вычисления и свойства нулевого знания, в то время как FHE позволяет выполнять вычисления над зашифрованными данными, не раскрывая сами данные. Сочетание обоих может значительно увеличить вычислительную сложность, поэтому необходимо взвесить это в зависимости от конкретного случая использования.

В настоящее время развитие полностью гомоморфного шифрования (FHE) отстает от нулевых знаний (ZKP) на 3-4 года, но быстро догоняет. Проекты первого поколения FHE начали тестирование, и ожидается, что основной сетевой запуск состоится позже в этом году. Несмотря на то, что FHE по-прежнему имеет более высокие вычислительные затраты, его потенциал для массового применения становится все более очевидным.

Применение FHE сталкивается с некоторыми проблемами, такими как вычислительная эффективность и управление ключами. Вычислительная интенсивность операций самозагрузки улучшается благодаря алгоритмическим усовершенствованиям и инженерной оптимизации. В области управления ключами некоторые проекты используют методы управления ключами с порогами, но все еще требуется дальнейшее развитие, чтобы преодолеть проблему единой точки отказа.

На рынке несколько компаний активно разрабатывают решения FHE. Zama предоставляет инструменты FHE для проектов Web3, Sunscreen разрабатывает компилятор FHE, Fhenix строит сеть Ethereum Layer 2, поддерживающую FHE, а Mind Network стремится создать "интернет с энд-то-энд шифрованием". Эти проекты получили поддержку венчурного капитала, что демонстрирует доверие рынка к технологии FHE.

В области регулирования FHE имеет потенциал для повышения конфиденциальности данных, позволяя пользователям сохранять право собственности на данные и, возможно, извлекать из них выгоду, при этом сохраняя социальную полезность. С постоянным улучшением теории, программного обеспечения, аппаратного обеспечения и алгоритмов ожидается, что FHE достигнет значительных успехов в течение следующих 3-5 лет, постепенно переходя от теоретических исследований к практическому применению.

В целом, технология полностью гомоморфного шифрования находится на ключевом моменте в преобразовании области шифрования и обещает предложить инновационные решения для таких проблем, как масштабируемость блокчейна и защита конфиденциальности. С развитием технологии и расширением применения FHE ожидается, что она будет способствовать инновационному развитию различных приложений в экосистеме шифрования.