Развитие и применение полностью гомоморфного шифрования (FHE)
Полностью гомоморфное шифрование (FHE) с 70-х годов XX века прошло долгий путь развития. Его основная идея заключается в том, чтобы проводить вычисления непосредственно на зашифрованных данных без необходимости их расшифровки. В начале были возможны лишь простые операции сложения или умножения, что называлось частичным гомоморфным шифрованием. В 2009 году прорывное исследование Крейга Джентри позволило выполнять произвольные вычисления на зашифрованных данных, что ознаменовало наступление эпохи полностью гомоморфного шифрования.
FHE как передовая технология шифрования позволяет выполнять вычисления над зашифрованными данными без предварительного расшифрования. Это означает, что можно выполнять операции над зашифрованными данными и генерировать зашифрованные результаты, которые после расшифрования совпадают с результатами, полученными при прямой работе с исходными данными.
Основные характеристики FHE включают гомоморфность, управление шумом и неограниченные вычислительные возможности. Гомоморфность обеспечивает равенство операций сложения и умножения над зашифрованными данными с соответствующими операциями над открытыми данными. Управление шумом имеет решающее значение, поскольку каждая операция увеличивает шум в зашифрованных данных, и слишком большой шум может привести к сбоям в вычислениях. В отличие от частично гомоморфного шифрования и некоторых видов гомоморфного шифрования, FHE поддерживает неограниченное количество операций сложения и умножения, что позволяет выполнять произвольные вычисления над зашифрованными данными.
Однако FHE сталкивается с проблемами вычислительной эффективности. Вычисления с шифрованными данными могут занимать от 10 000 до 1 000 000 раз больше времени, чем вычисления с открытыми данными. Полностью гомоморфное шифрование действительно достигается только тогда, когда можно выполнять бесконечное количество сложений и умножений над шифрованными данными.
FHE демонстрирует огромный потенциал в области блокчейна. Это может стать ключевой технологией для решения проблем масштабируемости и защиты конфиденциальности блокчейна. Превращая полностью прозрачный блокчейн в частично зашифрованную форму, FHE может повысить уровень защиты конфиденциальности, сохраняя при этом контроль над смарт-контрактами. Этот подход обещает реализовать такие приложения, как зашифрованные платежи и приватные игры, одновременно сохраняя график транзакций для удовлетворения требований регулирования.
FHE также может улучшить пользовательский опыт существующих проектов конфиденциальности. С помощью технологии извлечения конфиденциальных сообщений (OMR) FHE позволяет клиентам кошелька синхронизироваться без раскрытия доступа к содержимому, решая некоторые проблемы, с которыми сталкиваются проекты, такие как задержка извлечения информации о балансе.
Хотя FHE сам по себе не может напрямую решить проблему масштабируемости блокчейна, его сочетание с доказательствами с нулевым разглашением (ZKP) может предложить новые решения для масштабируемости. Проверяемое FHE может гарантировать корректное выполнение вычислений, обеспечивая надежный механизм вычислений для среды блокчейна.
FHE и ZKP являются взаимодополняющими технологиями, каждая из которых служит различным целям. ZKP сосредотачивается на проверяемых вычислениях и нулевых знаниях, в то время как FHE позволяет выполнять вычисления над зашифрованными данными без их раскрытия. Сочетание обоих технологий, хотя и значительно увеличивает вычислительную сложность, может предоставить уникальные преимущества в определенных сценариях.
В настоящее время развитие полностью гомоморфного шифрования отстает от ZKP примерно на три-четыре года, но быстро настигает. Проекты первого поколения FHE уже начали тестирование, и ожидается, что в конце этого года будет запущена основная сеть. Несмотря на то, что вычислительные затраты FHE все еще выше, чем у ZKP, его потенциал для широкомасштабного применения постепенно становится очевидным.
Применение полностью гомоморфного шифрования сталкивается с некоторыми проблемами, включая вычислительную эффективность и управление ключами. Вычислительная интенсивность операции самозагрузки является основным узким местом, но с улучшением алгоритмов и инженерной оптимизацией ситуация постепенно улучшается. Для конкретных приложений, таких как машинное обучение, альтернативные решения, не использующие операции самозагрузки, могут быть более эффективными. Управление ключами также является проблемой, которую необходимо решить, особенно в отношении управления пороговыми ключами для группы проверяющих.
Компании по венчурному шифрованию проявляют большой интерес к области FHE. TFHE (Threshold Fully Homomorphic Encryption) объединяет FHE с многопартийными вычислениями и технологиями блокчейна, открывая новые сценарии применения. Дружелюбие разработчиков FHE, особенно поддержка программирования на Solidity, делает его как практичным, так и жизнеспособным в разработке приложений.
Регуляторная среда технологий FHE варьируется в зависимости от региона. Хотя конфиденциальность данных в целом поддерживается, финансовая конфиденциальность по-прежнему находится в серой зоне. FHE имеет потенциал для усиления защиты конфиденциальности данных, позволяя пользователям сохранять права собственности на данные и, возможно, извлекать из них выгоду, одновременно поддерживая социальные выгоды, такие как таргетированная реклама.
С учетом постоянного продвижения теоретических исследований, разработки программного обеспечения, оптимизации аппаратного обеспечения и улучшения алгоритмов, ожидается, что полностью гомоморфное шифрование достигнет значительного прогресса в течение следующих трех-пяти лет, переходя от стадии теоретических исследований к стадии практического применения.
Технология полностью гомоморфного шифрования находится на переднем крае инноваций в области шифрования, предлагая передовые решения для защиты конфиденциальности и безопасности. С продолжающимся развитием технологий и постоянным вниманием со стороны венчурного капитала FHE, вероятно, будет внедрена в широком масштабе, решая ключевые проблемы масштабируемости блокчейна и защиты конфиденциальности. С成熟ностью технологии FHE, вероятно, откроет новые возможности и будет способствовать инновационному развитию различных приложений в криптоэкосистеме.
На этой странице может содержаться сторонний контент, который предоставляется исключительно в информационных целях (не в качестве заявлений/гарантий) и не должен рассматриваться как поддержка взглядов компании Gate или как финансовый или профессиональный совет. Подробности смотрите в разделе «Отказ от ответственности» .
Полностью гомоморфное шифрование: прорывная технология приватности и масштабируемости Блокчейн
Развитие и применение полностью гомоморфного шифрования (FHE)
Полностью гомоморфное шифрование (FHE) с 70-х годов XX века прошло долгий путь развития. Его основная идея заключается в том, чтобы проводить вычисления непосредственно на зашифрованных данных без необходимости их расшифровки. В начале были возможны лишь простые операции сложения или умножения, что называлось частичным гомоморфным шифрованием. В 2009 году прорывное исследование Крейга Джентри позволило выполнять произвольные вычисления на зашифрованных данных, что ознаменовало наступление эпохи полностью гомоморфного шифрования.
FHE как передовая технология шифрования позволяет выполнять вычисления над зашифрованными данными без предварительного расшифрования. Это означает, что можно выполнять операции над зашифрованными данными и генерировать зашифрованные результаты, которые после расшифрования совпадают с результатами, полученными при прямой работе с исходными данными.
Основные характеристики FHE включают гомоморфность, управление шумом и неограниченные вычислительные возможности. Гомоморфность обеспечивает равенство операций сложения и умножения над зашифрованными данными с соответствующими операциями над открытыми данными. Управление шумом имеет решающее значение, поскольку каждая операция увеличивает шум в зашифрованных данных, и слишком большой шум может привести к сбоям в вычислениях. В отличие от частично гомоморфного шифрования и некоторых видов гомоморфного шифрования, FHE поддерживает неограниченное количество операций сложения и умножения, что позволяет выполнять произвольные вычисления над зашифрованными данными.
Однако FHE сталкивается с проблемами вычислительной эффективности. Вычисления с шифрованными данными могут занимать от 10 000 до 1 000 000 раз больше времени, чем вычисления с открытыми данными. Полностью гомоморфное шифрование действительно достигается только тогда, когда можно выполнять бесконечное количество сложений и умножений над шифрованными данными.
FHE демонстрирует огромный потенциал в области блокчейна. Это может стать ключевой технологией для решения проблем масштабируемости и защиты конфиденциальности блокчейна. Превращая полностью прозрачный блокчейн в частично зашифрованную форму, FHE может повысить уровень защиты конфиденциальности, сохраняя при этом контроль над смарт-контрактами. Этот подход обещает реализовать такие приложения, как зашифрованные платежи и приватные игры, одновременно сохраняя график транзакций для удовлетворения требований регулирования.
FHE также может улучшить пользовательский опыт существующих проектов конфиденциальности. С помощью технологии извлечения конфиденциальных сообщений (OMR) FHE позволяет клиентам кошелька синхронизироваться без раскрытия доступа к содержимому, решая некоторые проблемы, с которыми сталкиваются проекты, такие как задержка извлечения информации о балансе.
Хотя FHE сам по себе не может напрямую решить проблему масштабируемости блокчейна, его сочетание с доказательствами с нулевым разглашением (ZKP) может предложить новые решения для масштабируемости. Проверяемое FHE может гарантировать корректное выполнение вычислений, обеспечивая надежный механизм вычислений для среды блокчейна.
FHE и ZKP являются взаимодополняющими технологиями, каждая из которых служит различным целям. ZKP сосредотачивается на проверяемых вычислениях и нулевых знаниях, в то время как FHE позволяет выполнять вычисления над зашифрованными данными без их раскрытия. Сочетание обоих технологий, хотя и значительно увеличивает вычислительную сложность, может предоставить уникальные преимущества в определенных сценариях.
В настоящее время развитие полностью гомоморфного шифрования отстает от ZKP примерно на три-четыре года, но быстро настигает. Проекты первого поколения FHE уже начали тестирование, и ожидается, что в конце этого года будет запущена основная сеть. Несмотря на то, что вычислительные затраты FHE все еще выше, чем у ZKP, его потенциал для широкомасштабного применения постепенно становится очевидным.
Применение полностью гомоморфного шифрования сталкивается с некоторыми проблемами, включая вычислительную эффективность и управление ключами. Вычислительная интенсивность операции самозагрузки является основным узким местом, но с улучшением алгоритмов и инженерной оптимизацией ситуация постепенно улучшается. Для конкретных приложений, таких как машинное обучение, альтернативные решения, не использующие операции самозагрузки, могут быть более эффективными. Управление ключами также является проблемой, которую необходимо решить, особенно в отношении управления пороговыми ключами для группы проверяющих.
Компании по венчурному шифрованию проявляют большой интерес к области FHE. TFHE (Threshold Fully Homomorphic Encryption) объединяет FHE с многопартийными вычислениями и технологиями блокчейна, открывая новые сценарии применения. Дружелюбие разработчиков FHE, особенно поддержка программирования на Solidity, делает его как практичным, так и жизнеспособным в разработке приложений.
Регуляторная среда технологий FHE варьируется в зависимости от региона. Хотя конфиденциальность данных в целом поддерживается, финансовая конфиденциальность по-прежнему находится в серой зоне. FHE имеет потенциал для усиления защиты конфиденциальности данных, позволяя пользователям сохранять права собственности на данные и, возможно, извлекать из них выгоду, одновременно поддерживая социальные выгоды, такие как таргетированная реклама.
С учетом постоянного продвижения теоретических исследований, разработки программного обеспечения, оптимизации аппаратного обеспечения и улучшения алгоритмов, ожидается, что полностью гомоморфное шифрование достигнет значительного прогресса в течение следующих трех-пяти лет, переходя от стадии теоретических исследований к стадии практического применения.
Технология полностью гомоморфного шифрования находится на переднем крае инноваций в области шифрования, предлагая передовые решения для защиты конфиденциальности и безопасности. С продолжающимся развитием технологий и постоянным вниманием со стороны венчурного капитала FHE, вероятно, будет внедрена в широком масштабе, решая ключевые проблемы масштабируемости блокчейна и защиты конфиденциальности. С成熟ностью технологии FHE, вероятно, откроет новые возможности и будет способствовать инновационному развитию различных приложений в криптоэкосистеме.