Розвиток та застосування повністю гомоморфного шифрування

повністю гомоморфне шифрування(FHE) є формою шифрування, що дозволяє виконувати обчислення з зашифрованими даними без їх розшифрування. Ця концепція була вперше запропонована в 1970-х роках, але до 2009 року досягла проривного прогресу. Основні характеристики FHE включають гомоморфність, управління шумом та підтримку необмеженої кількості операцій додавання та множення.

У порівнянні з частковим гомоморфним шифруванням і певними видами гомоморфного шифрування, повністю гомоморфне шифрування (FHE) підтримує виконання будь-яких обчислень на зашифрованих даних, що робить його надзвичайно потенційним, але також створює виклики, пов'язані з обчислювальною складністю. Основна перевага FHE полягає в здатності захищати конфіденційність і безпеку даних протягом усього процесу обчислень.

У сфері блокчейну FHE має потенціал стати ключовою технологією для вирішення проблем масштабованості та захисту конфіденційності. Він може перетворити прозорий блокчейн у частково зашифровану форму, зберігаючи при цьому можливість контролю смарт-контрактів. Декілька проєктів розробляють віртуальну машину FHE, що дозволяє програмістам писати код смарт-контрактів для роботи з операціями FHE. Цей підхід може вирішити поточні проблеми конфіденційності блокчейну, зробивши можливими зашифровані платежі, ігри та інші застосунки, водночас зберігаючи можливість відстеження транзакцій.

FHE також може покращити доступність проектів конфіденційності через пошук приватних повідомлень (OMR), дозволяючи клієнтам гаманців синхронізувати дані без розкриття вмісту доступу. Однак, саме FHE не може безпосередньо вирішити проблему масштабованості блокчейну, можливо, знадобиться в поєднанні з доказами нульового знання (ZKP), щоб впоратися з цим викликом.

FHE та ZKP є взаємодоповнюючими технологіями, які служать різним цілям. ZKP надає можливість верифікації обчислень та властивостей нульового знання, тоді як FHE дозволяє виконувати обчислення над зашифрованими даними без розкриття самих даних. Поєднання обох технологій може суттєво підвищити складність обчислень, тому необхідно зважити переваги та недоліки залежно від конкретного випадку використання.

Наразі розвиток повністю гомоморфного шифрування (FHE) відстає від ZKP на три-чотири роки, але швидко наздоганяє. Проекти першого покоління FHE вже почали тестування, а основна мережа очікується на запуск пізніше цього року. Незважаючи на те, що обчислювальні витрати FHE все ще вищі, ніж у ZKP, потенціал для його масштабного застосування починає виявлятися.

Основні виклики, з якими стикається FHE, включають обчислювальну ефективність і управління ключами. Обчислювальна інтенсивність операцій самозавантаження покращується за рахунок вдосконалення алгоритмів і інженерної оптимізації. Щодо управління ключами, деякі проекти використовують схеми управління ключами з пороговим значенням, але їх ще потрібно розвивати, щоб подолати проблему єдиної точки відмови.

Багато компаній та проєктів активно залучені до розробки та застосування повністю гомоморфного шифрування. До них належать Arcium, що спеціалізується на паралельних конфіденційних обчисленнях, Cysic, що надає ZK обчислення як послугу, Zama, яка розробляє рішення FHE, Sunscreen, що створює інструменти для приватних застосунків, Octra, що пропонує концепцію HFHE, Fhenix, що розробляє рішення для Ethereum Layer 2 з підтримкою FHE, Mind Network, що створює шар повторного заставлення FHE, а також Inco Network, яка створює модульну конфіденційну обчислювальну блокчейн-систему.

Регуляторне середовище FHE в різних регіонах різне. Хоча конфіденційність даних загалом підтримується, фінансова конфіденційність все ще знаходиться в сірій зоні. FHE має потенціал для посилення конфіденційності даних, зберігаючи при цьому соціальні вигоди.

Завдяки постійному прогресу в теорії, програмному забезпеченні, апаратному забезпеченні та алгоритмах очікується, що FHE досягне значних успіхів протягом наступних 3-5 років, поступово переходячи від теоретичних досліджень до практичного застосування. Як революційна технологія, FHE має потенціал значно вплинути на сферу шифрування, надаючи інноваційні рішення щодо конфіденційності та безпеки для екосистеми блокчейну.