Розвиток та перспективи застосування повністю гомоморфного шифрування

повністю гомоморфне шифрування(FHE) як одна з просунутих технологій шифрування дозволяє виконувати обчислення над зашифрованими даними без їх розшифрування. Ця концепція вперше була запропонована в 70-х роках минулого століття, але лише в 2009 році було досягнуто проривних результатів. Основною характеристикою FHE є гомоморфність, тобто виконання операцій додавання або множення над шифротекстом еквівалентно виконанню тих самих операцій над відкритим текстом.

На відміну від часткового гомоморфного шифрування (PHE) та певного гомоморфного шифрування (SHE), повністю гомоморфне шифрування підтримує нескінченну кількість операцій додавання та множення, що дозволяє виконувати будь-які обчислення на зашифрованих даних. Проте FHE також стикається з викликами, такими як управління шумом та обчислювальна ефективність.

У сфері блокчейну FHE має стати ключовою технологією для вирішення проблем масштабованості та захисту приватності. Вона може перетворити прозорий блокчейн у частково зашифровану форму, одночасно зберігаючи контроль над смарт-контрактами. Деякі проекти розробляють FHE віртуальну машину, що дозволяє програмістам писати код смарт-контрактів, що керують операціями FHE. Цей підхід може вирішити поточні проблеми приватності в блокчейні, зберігаючи при цьому графік транзакцій, що підвищує регуляторну дружелюбність.

FHE також може покращити доступність проектів конфіденційності, таких як вирішення проблеми синхронізації клієнтів гаманців через конфіденційний пошук повідомлень (OMR). Проте, саме FHE не може безпосередньо вирішити проблему масштабованості блокчейну, можливо, знадобиться комбінувати з технологією доказів нульового знання (ZKP).

FHE та ZKP є взаємодоповнюючими технологіями, які служать різним цілям. ZKP забезпечує перевірювані обчислення та властивості нульового знання, тоді як FHE дозволяє виконувати обчислення над зашифрованими даними без розкриття самих даних. Поєднання обох може значно підвищити обчислювальну складність, тому необхідно зважити це відповідно до конкретного випадку використання.

Наразі розвиток FHE відстає від ZKP приблизно на 3-4 роки, але швидко наздоганяє. Перші проекти FHE вже почали тестування, і очікується, що незабаром буде випущено основну мережу. Хоча FHE все ще має вищі обчислювальні витрати, його потенціал для масового застосування стає все більш очевидним.

Застосування FHE стикається з деякими викликами, такими як обчислювальна ефективність та управління ключами. Обчислювальна інтенсивність операції самостійного завантаження покращується за рахунок вдосконалення алгоритмів та інженерних оптимізацій. Щодо управління ключами, деякі проекти використовують методи управління ключами з пороговим значенням, але все ще потребують подальшого розвитку для подолання проблеми єдиної точки відмови.

На ринку кілька компаній активно розробляють рішення для FHE. Zama пропонує інструменти FHE для проектів Web3, Sunscreen розробляє компілятор FHE, Fhenix створює мережу Ethereum Layer 2, яка підтримує FHE, а Mind Network працює над реалізацією "інтернету з кінцевим шифруванням". Ці проекти отримали підтримку венчурного капіталу, що демонструє впевненість ринку в технології FHE.

У сфері регуляторного середовища FHE має потенціал посилити конфіденційність даних, дозволяючи користувачам зберігати право власності на дані та, можливо, отримувати вигоду з цього, водночас зберігаючи соціальні переваги. Завдяки постійному вдосконаленню теорії, програмного забезпечення, апаратного забезпечення та алгоритмів, очікується, що FHE досягне значного прогресу протягом наступних 3-5 років, поступово переходячи з теоретичних досліджень до практичних застосувань.

В цілому, технологія повністю гомоморфного шифрування перебуває на ключовому етапі трансформації в сфері шифрування, сподіваючись запропонувати інноваційні рішення для таких проблем, як масштабованість блокчейну та захист приватності. З розвитком технології та розширенням застосування, FHE сподівається сприяти інноваційному розвитку різних застосувань у шифрувальному екосистемі.