Công nghệ mã hóa so tài: Sự khác biệt và tương đồng giữa FHE, ZK và MPC
Trong phân tích trước, chúng tôi đã khám phá chi tiết về nguyên lý hoạt động của mã hóa toàn phần (FHE). Tuy nhiên, nhiều người vẫn còn bối rối về các công nghệ mã hóa như FHE, ZK và MPC. Do đó, bài viết này sẽ so sánh sâu về ba công nghệ này.
FHE, ZK và MPC: Phân tích khái niệm cốt lõi
Đầu tiên, hãy bắt đầu từ vấn đề cơ bản:
Những công nghệ này đại diện cho điều gì?
Chúng hoạt động như thế nào?
Chúng đóng vai trò gì trong ứng dụng blockchain?
1. Bằng chứng không biết (ZK): chứng minh mà không cần tiết lộ
Công nghệ chứng minh không có kiến thức nhằm giải quyết một vấn đề then chốt: làm thế nào để xác thực tính xác thực của một tuyên bố mà không tiết lộ bất kỳ thông tin cụ thể nào.
ZK được xây dựng trên nền tảng mã hóa vững chắc. Thông qua chứng minh không biết, một bên có thể chứng minh cho bên kia rằng họ nắm giữ một bí mật nào đó mà không cần tiết lộ bất kỳ chi tiết nào về bí mật đó.
Hãy tưởng tượng một cảnh như thế này: một người muốn chứng minh tình trạng tín dụng tốt của mình với công ty cho thuê xe, nhưng không muốn cung cấp chi tiết về lịch sử giao dịch ngân hàng. Trong trường hợp này, "điểm tín dụng" do ngân hàng hoặc ứng dụng thanh toán cung cấp có thể được coi là một dạng chứng minh không biết.
Người này có thể chứng minh điểm tín dụng của mình đạt tiêu chuẩn mà không tiết lộ chi tiết tài chính cá nhân, đó chính là tinh túy của chứng minh không biết.
Trong lĩnh vực blockchain, chúng ta có thể tham khảo một số trường hợp ứng dụng của một loại mã hóa tiền ẩn danh:
Khi người dùng thực hiện chuyển khoản, họ cần vừa giữ bí mật danh tính, vừa chứng minh quyền chuyển nhượng các đồng tiền này (để ngăn chặn việc chi tiêu gấp đôi). Để làm điều này, người dùng cần tạo ra một chứng minh ZK.
Sau khi nhận được chứng minh này, thợ mỏ có thể xác nhận tính hợp lệ của giao dịch và thêm nó vào chuỗi khối mà không cần biết danh tính của người chuyển tiền.
2. Tính toán an toàn nhiều bên (MPC): Tính toán chung không cần tiết lộ
Công nghệ tính toán an toàn đa bên chủ yếu được sử dụng để giải quyết một vấn đề như sau: làm thế nào để các bên tham gia không tiết lộ thông tin nhạy cảm trong khi cùng thực hiện một nhiệm vụ tính toán.
Công nghệ này cho phép nhiều người tham gia (ví dụ như Alice, Bob và Carol) hợp tác hoàn thành một phép toán mà không cần bên nào tiết lộ dữ liệu đầu vào của mình.
Ví dụ, nếu ba người muốn tính toán mức lương trung bình của họ nhưng không muốn tiết lộ số tiền lương cụ thể của từng người, họ có thể sử dụng phương pháp sau:
Mỗi người chia lương của mình thành ba phần và đưa hai phần cho hai người khác. Sau đó, mỗi người sẽ cộng các số nhận được và chia sẻ kết quả này. Cuối cùng, ba người cộng ba kết quả tổng đó lại và lấy trung bình, từ đó có được lương trung bình, nhưng không thể biết lương cụ thể của người khác.
Trong lĩnh vực mã hóa, công nghệ MPC được ứng dụng rộng rãi trong thiết kế ví.
Ví dụ về ví MPC được phát hành bởi một số nền tảng giao dịch, người dùng không cần phải nhớ 12 từ mật khẩu nữa, mà thay vào đó sử dụng phương pháp ký nhiều chữ ký 2/2, phân tán lưu trữ khóa riêng trên điện thoại của người dùng, đám mây và nền tảng giao dịch.
Thiết kế này đảm bảo rằng ngay cả khi người dùng vô tình làm mất điện thoại, họ vẫn có thể khôi phục khóa riêng thông qua dữ liệu trên đám mây và nền tảng giao dịch.
Đương nhiên, để nâng cao tính bảo mật hơn nữa, một số ví MPC còn hỗ trợ việc đưa vào nhiều bên thứ ba hơn để bảo vệ các mảnh khóa riêng.
Dựa trên công nghệ mã hóa MPC này, nhiều bên có thể sử dụng khóa riêng một cách an toàn mà không cần tin tưởng lẫn nhau.
3. Toàn đồng tính mã hóa (FHE): Tính toán ủy quyền mã hóa
Công nghệ mã hóa toàn phần chủ yếu giải quyết vấn đề là: làm thế nào để mã hóa dữ liệu nhạy cảm, sao cho dữ liệu đã mã hóa có thể được giao cho bên thứ ba không đáng tin cậy để thực hiện tính toán, trong khi kết quả tính toán vẫn có thể được chúng ta giải mã và phục hồi.
Lấy một ví dụ, giả sử Alice thiếu khả năng tính toán và cần phụ thuộc vào Bob để thực hiện tính toán, nhưng không muốn tiết lộ dữ liệu thực cho Bob. Trong trường hợp này, Alice có thể tiến hành mã hóa dữ liệu gốc (thêm nhiễu, thực hiện nhiều phép cộng hoặc nhân), sau đó sử dụng sức mạnh tính toán mạnh mẽ của Bob để xử lý những dữ liệu mã hóa này. Cuối cùng, Alice có thể giải mã kết quả xử lý để có được kết quả tính toán thực, trong khi Bob luôn không thể biết nội dung của dữ liệu gốc.
Trong môi trường điện toán đám mây, việc xử lý thông tin nhạy cảm (như hồ sơ y tế hoặc dữ liệu tài chính cá nhân) trở nên đặc biệt quan trọng với công nghệ FHE. Nó đảm bảo rằng dữ liệu luôn được mã hóa trong suốt quá trình xử lý, không chỉ bảo vệ an toàn dữ liệu mà còn tuân thủ các yêu cầu của quy định về quyền riêng tư liên quan.
Trong lĩnh vực mã hóa, công nghệ FHE cũng có triển vọng ứng dụng độc đáo của nó. Ví dụ, một dự án blockchain đã sử dụng công nghệ FHE để giải quyết một vấn đề vốn có trong cơ chế chứng minh cổ phần (PoS):
Đối với các giao thức PoS có nhiều người xác thực (chẳng hạn như Ethereum), vấn đề này không rõ ràng. Nhưng đối với một số dự án nhỏ, vấn đề lại trở nên rõ nét. Về lý thuyết, các nút nên nghiêm túc xác minh tính hợp pháp của mỗi giao dịch. Tuy nhiên, trong một số mạng PoS nhỏ, do số lượng nút không đủ và sự tồn tại của "nút lớn", nhiều nút nhỏ nhận thấy: thay vì tốn thời gian tự tính toán xác minh, họ thà trực tiếp theo dõi kết quả của nút lớn.
Hành vi này chắc chắn sẽ dẫn đến những vấn đề trung tâm nghiêm trọng.
Hiện tượng "theo sau" tương tự cũng xuất hiện trong các tình huống bỏ phiếu. Ví dụ, trong một cuộc bỏ phiếu của một tổ chức tự trị phi tập trung nào đó, do một tổ chức đầu tư nắm giữ quyền bỏ phiếu lớn, thái độ của họ thường có ảnh hưởng quyết định đến một số đề xuất. Điều này dẫn đến nhiều người nắm giữ phiếu nhỏ chỉ có thể theo sau một cách bị động hoặc chọn từ bỏ quyền bỏ phiếu, không thể phản ánh đúng ý kiến của cộng đồng.
Để giải quyết vấn đề này, dự án sử dụng công nghệ FHE:
Cho phép các nút PoS hoàn thành công việc xác thực khối bằng sức mạnh máy tính mà không biết câu trả lời của nhau, ngăn chặn việc sao chép giữa các nút.
Cho phép cử tri tính toán kết quả cuối cùng thông qua nền tảng bỏ phiếu mà không biết ý định bỏ phiếu của người khác, tránh tình trạng bỏ phiếu theo đám đông.
Để thực hiện những chức năng này, dự án cũng cần xây dựng một giao thức tái đặt cọc (re-staking). Bởi vì một số giao thức đã cung cấp dịch vụ "nút ngoài" cho các chuỗi khối nhỏ, nếu kết hợp với công nghệ FHE, sẽ nâng cao đáng kể sự an toàn của mạng PoS và hệ thống bỏ phiếu.
Cách làm này có phần giống như việc các quốc gia nhỏ mời quân đội nước ngoài vào để duy trì trật tự nội bộ, đây là một trong những điểm khác biệt chính của dự án này trong lĩnh vực PoS/Restaking so với các dự án khác.
Tóm tắt
Mặc dù ZK (bằng chứng không biết) , MPC (tính toán đa bên) và FHE (mã hóa toàn đồng) đều là những công nghệ mã hóa tiên tiến được thiết kế để bảo vệ quyền riêng tư và an ninh dữ liệu, nhưng chúng có sự khác biệt về ứng dụng và độ phức tạp kỹ thuật:
Ứng dụng:
ZK nhấn mạnh "cách chứng minh", cho phép một bên chứng minh tính chính xác của một thông tin cho bên kia mà không cần tiết lộ thông tin bổ sung. Điều này đặc biệt hữu ích khi cần xác minh quyền hạn hoặc danh tính.
MPC nhấn mạnh "cách tính toán", cho phép nhiều bên cùng thực hiện tính toán mà không cần tiết lộ đầu vào của từng bên. Điều này áp dụng cho các tình huống cần hợp tác dữ liệu nhưng vẫn phải bảo vệ quyền riêng tư của các bên, chẳng hạn như phân tích dữ liệu giữa các tổ chức và kiểm toán tài chính.
FHE nhấn mạnh "cách mã hóa", khiến việc thực hiện các phép toán phức tạp trong trạng thái dữ liệu được mã hóa trở nên khả thi. Điều này đặc biệt quan trọng đối với dịch vụ điện toán đám mây và trí tuệ nhân tạo, người dùng có thể xử lý dữ liệu nhạy cảm một cách an toàn trong môi trường đám mây.
Độ phức tạp của công nghệ:
Lý thuyết ZK có khả năng mạnh mẽ, nhưng thiết kế các giao thức chứng minh không kiến thức hiệu quả và dễ triển khai có thể rất phức tạp, đòi hỏi kỹ năng toán học và lập trình sâu sắc.
MPC cần giải quyết vấn đề đồng bộ và hiệu quả truyền thông khi triển khai, đặc biệt là trong trường hợp có nhiều người tham gia, chi phí phối hợp và khối lượng tính toán có thể rất cao.
FHE đang đối mặt với những thách thức lớn về hiệu suất tính toán. Mặc dù lý thuyết rất hấp dẫn, nhưng độ phức tạp tính toán cao và chi phí thời gian trong các ứng dụng thực tế vẫn là rào cản chính.
Trong thời đại kỹ thuật số ngày nay, bảo mật dữ liệu và bảo vệ quyền riêng tư cá nhân đang phải đối mặt với những thách thức chưa từng có. Nếu không có công nghệ mã hóa, thông tin liên lạc, tiêu dùng và giao dịch hàng ngày của chúng ta sẽ bị phơi bày hoàn toàn, giống như một cánh cửa nhà không khóa, bất kỳ ai cũng có thể tự do vào.
Hy vọng thông qua sự so sánh chi tiết trong bài viết này, độc giả có thể hiểu và phân biệt tốt hơn ba công nghệ mã hóa quan trọng này.
Trang này có thể chứa nội dung của bên thứ ba, được cung cấp chỉ nhằm mục đích thông tin (không phải là tuyên bố/bảo đảm) và không được coi là sự chứng thực cho quan điểm của Gate hoặc là lời khuyên về tài chính hoặc chuyên môn. Xem Tuyên bố từ chối trách nhiệm để biết chi tiết.
20 thích
Phần thưởng
20
6
Chia sẻ
Bình luận
0/400
ZKProofEnthusiast
· 10giờ trước
Một bài viết phổ cập nhập môn hời hợt nữa... zk thực sự không phải như thế này!
Xem bản gốcTrả lời0
NFTragedy
· 18giờ trước
Quá khó hiểu, thôi học giao dịch tiền điện tử đi.
Xem bản gốcTrả lời0
MrRightClick
· 18giờ trước
MPC không phải là trò chơi gì đó sao?
Xem bản gốcTrả lời0
ReverseFOMOguy
· 18giờ trước
生怕 bạn bị lừa, tôi đến làm chỉ số trái ngược.
Xem bản gốcTrả lời0
DancingCandles
· 18giờ trước
Không phân biệt được hay không hiểu được...
Xem bản gốcTrả lời0
Web3Educator
· 18giờ trước
*điều chỉnh kính ảo* cuối cùng cũng có ai đó phân tích bộ ba thánh của crypto! như tôi nói với các học viên của mình trong khóa học blockchain 101: fhe giống như nấu ăn với một chiếc bịt mắt... thú vị thật sự
Độ sâu phân tích FHE, ZK và MPC: Sự khác nhau và ứng dụng của ba công nghệ mã hóa
Công nghệ mã hóa so tài: Sự khác biệt và tương đồng giữa FHE, ZK và MPC
Trong phân tích trước, chúng tôi đã khám phá chi tiết về nguyên lý hoạt động của mã hóa toàn phần (FHE). Tuy nhiên, nhiều người vẫn còn bối rối về các công nghệ mã hóa như FHE, ZK và MPC. Do đó, bài viết này sẽ so sánh sâu về ba công nghệ này.
FHE, ZK và MPC: Phân tích khái niệm cốt lõi
Đầu tiên, hãy bắt đầu từ vấn đề cơ bản:
1. Bằng chứng không biết (ZK): chứng minh mà không cần tiết lộ
Công nghệ chứng minh không có kiến thức nhằm giải quyết một vấn đề then chốt: làm thế nào để xác thực tính xác thực của một tuyên bố mà không tiết lộ bất kỳ thông tin cụ thể nào.
ZK được xây dựng trên nền tảng mã hóa vững chắc. Thông qua chứng minh không biết, một bên có thể chứng minh cho bên kia rằng họ nắm giữ một bí mật nào đó mà không cần tiết lộ bất kỳ chi tiết nào về bí mật đó.
Hãy tưởng tượng một cảnh như thế này: một người muốn chứng minh tình trạng tín dụng tốt của mình với công ty cho thuê xe, nhưng không muốn cung cấp chi tiết về lịch sử giao dịch ngân hàng. Trong trường hợp này, "điểm tín dụng" do ngân hàng hoặc ứng dụng thanh toán cung cấp có thể được coi là một dạng chứng minh không biết.
Người này có thể chứng minh điểm tín dụng của mình đạt tiêu chuẩn mà không tiết lộ chi tiết tài chính cá nhân, đó chính là tinh túy của chứng minh không biết.
Trong lĩnh vực blockchain, chúng ta có thể tham khảo một số trường hợp ứng dụng của một loại mã hóa tiền ẩn danh:
Khi người dùng thực hiện chuyển khoản, họ cần vừa giữ bí mật danh tính, vừa chứng minh quyền chuyển nhượng các đồng tiền này (để ngăn chặn việc chi tiêu gấp đôi). Để làm điều này, người dùng cần tạo ra một chứng minh ZK.
Sau khi nhận được chứng minh này, thợ mỏ có thể xác nhận tính hợp lệ của giao dịch và thêm nó vào chuỗi khối mà không cần biết danh tính của người chuyển tiền.
2. Tính toán an toàn nhiều bên (MPC): Tính toán chung không cần tiết lộ
Công nghệ tính toán an toàn đa bên chủ yếu được sử dụng để giải quyết một vấn đề như sau: làm thế nào để các bên tham gia không tiết lộ thông tin nhạy cảm trong khi cùng thực hiện một nhiệm vụ tính toán.
Công nghệ này cho phép nhiều người tham gia (ví dụ như Alice, Bob và Carol) hợp tác hoàn thành một phép toán mà không cần bên nào tiết lộ dữ liệu đầu vào của mình.
Ví dụ, nếu ba người muốn tính toán mức lương trung bình của họ nhưng không muốn tiết lộ số tiền lương cụ thể của từng người, họ có thể sử dụng phương pháp sau:
Mỗi người chia lương của mình thành ba phần và đưa hai phần cho hai người khác. Sau đó, mỗi người sẽ cộng các số nhận được và chia sẻ kết quả này. Cuối cùng, ba người cộng ba kết quả tổng đó lại và lấy trung bình, từ đó có được lương trung bình, nhưng không thể biết lương cụ thể của người khác.
Trong lĩnh vực mã hóa, công nghệ MPC được ứng dụng rộng rãi trong thiết kế ví.
Ví dụ về ví MPC được phát hành bởi một số nền tảng giao dịch, người dùng không cần phải nhớ 12 từ mật khẩu nữa, mà thay vào đó sử dụng phương pháp ký nhiều chữ ký 2/2, phân tán lưu trữ khóa riêng trên điện thoại của người dùng, đám mây và nền tảng giao dịch.
Thiết kế này đảm bảo rằng ngay cả khi người dùng vô tình làm mất điện thoại, họ vẫn có thể khôi phục khóa riêng thông qua dữ liệu trên đám mây và nền tảng giao dịch.
Đương nhiên, để nâng cao tính bảo mật hơn nữa, một số ví MPC còn hỗ trợ việc đưa vào nhiều bên thứ ba hơn để bảo vệ các mảnh khóa riêng.
Dựa trên công nghệ mã hóa MPC này, nhiều bên có thể sử dụng khóa riêng một cách an toàn mà không cần tin tưởng lẫn nhau.
3. Toàn đồng tính mã hóa (FHE): Tính toán ủy quyền mã hóa
Công nghệ mã hóa toàn phần chủ yếu giải quyết vấn đề là: làm thế nào để mã hóa dữ liệu nhạy cảm, sao cho dữ liệu đã mã hóa có thể được giao cho bên thứ ba không đáng tin cậy để thực hiện tính toán, trong khi kết quả tính toán vẫn có thể được chúng ta giải mã và phục hồi.
Lấy một ví dụ, giả sử Alice thiếu khả năng tính toán và cần phụ thuộc vào Bob để thực hiện tính toán, nhưng không muốn tiết lộ dữ liệu thực cho Bob. Trong trường hợp này, Alice có thể tiến hành mã hóa dữ liệu gốc (thêm nhiễu, thực hiện nhiều phép cộng hoặc nhân), sau đó sử dụng sức mạnh tính toán mạnh mẽ của Bob để xử lý những dữ liệu mã hóa này. Cuối cùng, Alice có thể giải mã kết quả xử lý để có được kết quả tính toán thực, trong khi Bob luôn không thể biết nội dung của dữ liệu gốc.
Trong môi trường điện toán đám mây, việc xử lý thông tin nhạy cảm (như hồ sơ y tế hoặc dữ liệu tài chính cá nhân) trở nên đặc biệt quan trọng với công nghệ FHE. Nó đảm bảo rằng dữ liệu luôn được mã hóa trong suốt quá trình xử lý, không chỉ bảo vệ an toàn dữ liệu mà còn tuân thủ các yêu cầu của quy định về quyền riêng tư liên quan.
Trong lĩnh vực mã hóa, công nghệ FHE cũng có triển vọng ứng dụng độc đáo của nó. Ví dụ, một dự án blockchain đã sử dụng công nghệ FHE để giải quyết một vấn đề vốn có trong cơ chế chứng minh cổ phần (PoS):
Đối với các giao thức PoS có nhiều người xác thực (chẳng hạn như Ethereum), vấn đề này không rõ ràng. Nhưng đối với một số dự án nhỏ, vấn đề lại trở nên rõ nét. Về lý thuyết, các nút nên nghiêm túc xác minh tính hợp pháp của mỗi giao dịch. Tuy nhiên, trong một số mạng PoS nhỏ, do số lượng nút không đủ và sự tồn tại của "nút lớn", nhiều nút nhỏ nhận thấy: thay vì tốn thời gian tự tính toán xác minh, họ thà trực tiếp theo dõi kết quả của nút lớn.
Hành vi này chắc chắn sẽ dẫn đến những vấn đề trung tâm nghiêm trọng.
Hiện tượng "theo sau" tương tự cũng xuất hiện trong các tình huống bỏ phiếu. Ví dụ, trong một cuộc bỏ phiếu của một tổ chức tự trị phi tập trung nào đó, do một tổ chức đầu tư nắm giữ quyền bỏ phiếu lớn, thái độ của họ thường có ảnh hưởng quyết định đến một số đề xuất. Điều này dẫn đến nhiều người nắm giữ phiếu nhỏ chỉ có thể theo sau một cách bị động hoặc chọn từ bỏ quyền bỏ phiếu, không thể phản ánh đúng ý kiến của cộng đồng.
Để giải quyết vấn đề này, dự án sử dụng công nghệ FHE:
Cho phép các nút PoS hoàn thành công việc xác thực khối bằng sức mạnh máy tính mà không biết câu trả lời của nhau, ngăn chặn việc sao chép giữa các nút.
Cho phép cử tri tính toán kết quả cuối cùng thông qua nền tảng bỏ phiếu mà không biết ý định bỏ phiếu của người khác, tránh tình trạng bỏ phiếu theo đám đông.
Để thực hiện những chức năng này, dự án cũng cần xây dựng một giao thức tái đặt cọc (re-staking). Bởi vì một số giao thức đã cung cấp dịch vụ "nút ngoài" cho các chuỗi khối nhỏ, nếu kết hợp với công nghệ FHE, sẽ nâng cao đáng kể sự an toàn của mạng PoS và hệ thống bỏ phiếu.
Cách làm này có phần giống như việc các quốc gia nhỏ mời quân đội nước ngoài vào để duy trì trật tự nội bộ, đây là một trong những điểm khác biệt chính của dự án này trong lĩnh vực PoS/Restaking so với các dự án khác.
Tóm tắt
Mặc dù ZK (bằng chứng không biết) , MPC (tính toán đa bên) và FHE (mã hóa toàn đồng) đều là những công nghệ mã hóa tiên tiến được thiết kế để bảo vệ quyền riêng tư và an ninh dữ liệu, nhưng chúng có sự khác biệt về ứng dụng và độ phức tạp kỹ thuật:
Ứng dụng:
Độ phức tạp của công nghệ:
Trong thời đại kỹ thuật số ngày nay, bảo mật dữ liệu và bảo vệ quyền riêng tư cá nhân đang phải đối mặt với những thách thức chưa từng có. Nếu không có công nghệ mã hóa, thông tin liên lạc, tiêu dùng và giao dịch hàng ngày của chúng ta sẽ bị phơi bày hoàn toàn, giống như một cánh cửa nhà không khóa, bất kỳ ai cũng có thể tự do vào.
Hy vọng thông qua sự so sánh chi tiết trong bài viết này, độc giả có thể hiểu và phân biệt tốt hơn ba công nghệ mã hóa quan trọng này.