Mã hóa đồng cấu hoàn toàn ( FHE ) tình trạng phát triển và triển vọng ứng dụng

Công nghệ mật mã đã đóng vai trò quan trọng trong quá trình văn minh nhân loại, đặc biệt trong lĩnh vực an ninh thông tin và bảo vệ quyền riêng tư. Năm 2008, Satoshi Nakamoto một cách sáng tạo đã kết hợp mã hóa bất đối xứng và hàm băm, thiết kế cơ chế chứng minh công việc, thúc đẩy sự ra đời của Bitcoin, mở ra kỷ nguyên blockchain.

Với sự phát triển của công nghệ blockchain, một số công nghệ mật mã tiên tiến dần nổi bật, bao gồm chứng minh không kiến thức (ZKP), tính toán đa bên (MPC) và mã hóa đồng cấu hoàn toàn (FHE). Trong đó, FHE như "chén thánh" của mật mã học, cho phép thực hiện tính toán tùy ý trên dữ liệu được mã hóa mà không cần giải mã, từ đó đạt được tính toán riêng tư trên chuỗi có thể kết hợp, mang lại những khả năng mới cho nhiều lĩnh vực.

Tính năng cốt lõi của FHE là cho phép thực hiện các phép toán và thao tác trên dữ liệu đã mã hóa, các thao tác này có thể được ánh xạ trực tiếp vào dữ liệu gốc, giữ nguyên các thuộc tính toán học của dữ liệu đã mã hóa. FHE hỗ trợ thực hiện vô số phép toán và thao tác trên dữ liệu đã mã hóa.

Trong lĩnh vực FHE, các sản phẩm mã nguồn mở của Microsoft và công ty Zama có ảnh hưởng cao. Thư viện SEAL của Microsoft hỗ trợ mã hóa đồng cấu hoàn toàn và một phần, cung cấp giao diện C++ hiệu quả. Thư viện TFHE của Zama tập trung vào mã hóa đồng cấu hoàn toàn hiệu suất cao, cung cấp dịch vụ thông qua giao diện ngôn ngữ C.

Đối với ứng dụng blockchain, việc áp dụng giải pháp tính toán an toàn nhiều bên với ngưỡng (TMPC) để quản lý khóa giải mã là một lựa chọn tiềm năng. Giải pháp này cho phép nhiều người tham gia cùng quản lý khóa, chỉ khi đạt được số lượng ngưỡng đã định thì mới có thể giải mã dữ liệu, từ đó nâng cao tính bảo mật.

Công ty Zama không chỉ cung cấp thư viện TFHE mà còn ra mắt hai sản phẩm quan trọng là Concrete ML và fhEVM. Concrete ML được sử dụng cho tính toán riêng tư trong học máy, trong khi fhEVM hỗ trợ sử dụng công nghệ FHE trong hợp đồng thông minh Ethereum.

Dự án Fhenix đang khám phá việc kết hợp fhEVM với công nghệ Rollup, xây dựng giải pháp Layer2 kiểu FHE-Rollups. Fhenix áp dụng giải pháp Optimistic Rollups, công nghệ bao gồm biến thể của bộ kiểm tra gian lận Arbitrum Nitro, thư viện lõi fheOS và mạng dịch vụ ngưỡng (TSN).

Fhenix còn giới thiệu mô-đun Relay, cho phép các loại chuỗi công khai và mạng Layer2/3 có thể kết nối với các bộ xử lý FHE để sử dụng chức năng FHE. Bằng cách hợp tác với EigenLayer, Fhenix đã nâng cao hiệu suất và tính linh hoạt của các bộ xử lý FHE.

Công nghệ FHE có triển vọng ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực trò chơi trên toàn chuỗi, DeFi và AI:

1. Cung cấp mã hóa bảo vệ trong trò chơi, ngăn chặn thao tác thời gian thực, bảo vệ quyền riêng tư của người chơi.

2. Bảo vệ dữ liệu nhạy cảm trong DeFi, giảm thiểu rủi ro tấn công MEV.

3. Bảo vệ dữ liệu cá nhân trong quá trình huấn luyện mô hình AI.

Công nghệ FHE đã nhận được sự công nhận từ các chuyên gia trong ngành, bao gồm cả Vitalik Buterin. Ngoài Zama và Fhenix, còn có một số dự án đáng chú ý khác trong hệ sinh thái FHE, chẳng hạn như Sunscreen, Mind Network, PADO Labs, Arcium, Inco Network, Treat, v.v. Các tổ chức nghiên cứu và giáo dục phi lợi nhuận như FHE.org và FHE Onchain cũng đã cung cấp hỗ trợ quan trọng cho sự phát triển của hệ sinh thái.

Với sự phát triển của các dự án như Fhenix, công nghệ FHE có thể được áp dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau, mang lại sự đổi mới và sức sống mới cho lĩnh vực blockchain và mật mã.