FHE, ZK, dan MPC: Perbandingan Mendalam Tiga Teknologi Enkripsi Kunci

Di era digital saat ini, teknologi enkripsi sangat penting untuk melindungi keamanan data dan privasi pribadi. Artikel ini akan membahas secara mendalam tiga teknologi enkripsi penting: enkripsi homomorfik penuh (FHE), bukti nol pengetahuan (ZK), dan komputasi aman multi pihak (MPC), menganalisis cara kerjanya, skenario aplikasi, dan karakteristik teknis.

Bukti Nol-Knowledge (ZK): Mewujudkan "bukti tanpa mengungkapkan"

Masalah inti yang diselesaikan oleh teknologi bukti nol pengetahuan adalah: bagaimana memverifikasi keaslian informasi tanpa mengungkapkan isi spesifik. Ini dibangun di atas dasar kriptografi, memungkinkan satu pihak untuk membuktikan kepada pihak lain bahwa mereka mengetahui suatu rahasia, tanpa perlu mengungkapkan informasi apa pun tentang rahasia tersebut.

Sebagai contoh, Alice ingin membuktikan kepada karyawan perusahaan penyewaan mobil, Bob, bahwa dia memiliki status kredit yang baik, tetapi tidak ingin memberikan rincian aliran bank. Dalam hal ini, indikator seperti "skor kredit" dapat berfungsi sebagai bukti tanpa pengetahuan. Alice membuktikan tingkat kreditnya dengan menunjukkan skor kredit tanpa mengungkapkan informasi keuangan spesifik.

Dalam bidang blockchain, aplikasi tipikal dari teknologi ZK adalah mata uang kripto anonim. Misalnya, ketika pengguna melakukan transfer, mereka perlu membuktikan bahwa mereka memiliki hak untuk mentransfer sambil tetap anonim. Bukti ZK memungkinkan penambang untuk memverifikasi keabsahan transaksi tanpa mengetahui identitas pengguna, sehingga catatan transaksi dapat dicatat di blockchain.

Komputasi Aman Multi-Pihak (MPC): Mewujudkan "perhitungan bersama tanpa mengungkapkan"

Teknologi komputasi aman multilateral terutama menyelesaikan: bagaimana melakukan perhitungan bersama dengan aman tanpa mengungkapkan informasi sensitif masing-masing peserta.

Teknologi ini memungkinkan beberapa peserta untuk menyelesaikan tugas komputasi secara bersama-sama, tanpa perlu salah satu pihak mengungkapkan data input mereka. Misalnya, tiga orang ingin menghitung rata-rata gaji mereka, tetapi tidak ingin saling mengungkapkan angka spesifik. Teknologi MPC dapat memungkinkan mereka mencapai tujuan ini melalui algoritma tertentu.

Dalam industri cryptocurrency, teknologi MPC diterapkan pada pengembangan dompet multi-tanda tangan. Misalnya, dompet MPC yang diluncurkan oleh beberapa platform perdagangan membagi kunci privat menjadi beberapa bagian, yang disimpan secara terpisah di ponsel pengguna, cloud, dan bursa. Cara ini tidak hanya meningkatkan keamanan, tetapi juga menambah kenyamanan dalam pemulihan. Dompet MPC yang lebih canggih juga dapat melibatkan lebih banyak pihak ketiga untuk melindungi potongan kunci privat, lebih lanjut meningkatkan keamanan.

Enkripsi Homomorfik Penuh (FHE): Mewujudkan "Perhitungan dalam Status Terenkripsi"

Teknologi enkripsi homomorfik berfokus pada pemecahan masalah ini: bagaimana cara mengenkripsi data sehingga data yang dienkripsi dapat dihitung oleh pihak ketiga yang tidak tepercaya, sementara hasil perhitungan masih dapat didekripsi dengan benar.

Dalam sistem FHE, pemilik data dapat melakukan enkripsi terhadap data asli, lalu menyerahkan data yang telah dienkripsi kepada pihak ketiga yang memiliki kemampuan komputasi tinggi untuk diproses. Pihak ketiga menyelesaikan perhitungan tanpa mengetahui isi data asli, dan pada akhirnya pemilik data dapat melakukan dekripsi untuk mendapatkan hasil yang sebenarnya.

FHE memiliki aplikasi penting di bidang komputasi awan dan kecerdasan buatan. Misalnya, dalam menangani catatan medis yang sensitif atau informasi keuangan pribadi, FHE dapat memastikan bahwa data tetap dalam keadaan terenkripsi selama seluruh proses pengolahan, sehingga melindungi keamanan data dan memenuhi persyaratan regulasi privasi.

Dalam bidang blockchain, teknologi FHE dapat digunakan untuk meningkatkan tingkat desentralisasi mekanisme konsensus PoS. Melalui FHE, dapat mencegah perilaku "menyalin" antara node dalam jaringan PoS kecil, memastikan setiap node melakukan pekerjaan verifikasi secara independen. Begitu juga, dalam pemungutan suara tata kelola desentralisasi, FHE dapat mencegah fenomena "mengikuti suara", dan lebih baik mencerminkan opini publik yang sebenarnya.

Perbandingan Tiga Teknologi

Meskipun ketiga teknologi ini bertujuan untuk melindungi privasi dan keamanan data, mereka memiliki perbedaan dalam skenario aplikasi dan kompleksitas teknis:

1. Skenario aplikasi:

   • ZK menekankan "bagaimana membuktikan", berlaku untuk skenario yang memerlukan verifikasi hak akses atau identitas.
   • MPC menekankan "bagaimana cara menghitung", yang berlaku untuk situasi di mana beberapa pihak perlu melakukan perhitungan bersama tetapi juga harus melindungi privasi data masing-masing.
   • FHE menekankan "bagaimana enkripsi", cocok untuk skenario yang memerlukan perhitungan kompleks dalam keadaan data terenkripsi.

2. Kompleksitas Teknologi:

   • Implementasi ZK membutuhkan keterampilan matematika dan pemrograman yang mendalam.
   • MPC menghadapi masalah sinkronisasi dan efisiensi komunikasi ketika partisipan banyak.
   • Meskipun FHE secara teori sangat menarik, namun dalam praktiknya menghadapi tantangan besar dalam efisiensi komputasi.

Ketiga teknologi enkripsi ini memiliki ciri khas masing-masing, bersama-sama membentuk pilar penting dalam kriptografi modern, memberikan dukungan teknis yang kuat untuk keamanan data dan perlindungan privasi. Dengan perkembangan dan penyempurnaan teknologi yang terus menerus, mereka akan berperan penting di bidang yang lebih luas, mendorong keamanan dan perlindungan privasi di dunia digital terus maju.