Розвиток та застосування повністю гомоморфного шифрування

Повністю гомоморфне шифрування (FHE) є передовою технологією шифрування, що дозволяє виконувати обчислення над зашифрованими даними без їх розшифрування. Цю концепцію вперше було запропоновано в 70-х роках XX століття, але лише в 2009 році було досягнуто проривного прогресу. Крейг Джентрі продемонстрував метод, який дозволяє виконувати будь-які обчислення над зашифрованими даними, що стало знаковим моментом у появі FHE.

Основні характеристики FHE включають гомоморфність, управління шумом та безмежні операції. Гомоморфність означає, що операції над зашифрованими даними є еквівалентними операціям над відкритими даними, включаючи додавання та множення. Управління шумом є ключовим для забезпечення точності обчислень, оскільки кожна операція збільшує шум. На відміну від часткового гомоморфного шифрування та певного гомоморфного шифрування, FHE підтримує безмежну кількість операцій додавання та множення.

У сфері блокчейну FHE вважається потенційною технологією для вирішення проблем масштабованості та захисту конфіденційності. Вона може перетворити прозорий блокчейн в частково зашифровану форму, при цьому зберігаючи контроль над смарт-контрактами. Деякі проекти розробляють FHE віртуальну машину, що дозволяє програмістам писати код смарт-контрактів, який оперує FHE примітивами. Цей підхід обіцяє вирішити поточні проблеми конфіденційності в блокчейні, роблячи можливими зашифровані платежі, ігри та інші застосунки, одночасно зберігаючи графік транзакцій для задоволення регуляторних вимог.

FHE також може покращити використання проектів конфіденційності, таких як вирішення проблеми синхронізації гаманців за допомогою конфіденційного запиту повідомлень (OMR). Однак, саме FHE не вирішує проблему масштабованості блокчейну безпосередньо, можливо, знадобиться поєднання з доказами з нульовим розголошенням (ZKP), щоб впоратися з цим викликом.

FHE та ZKP є взаємодоповнюючими технологіями, кожна з яких має свої переваги. ZKP забезпечує перевірювані обчислення та нульові знання, тоді як FHE дозволяє проводити обчислення без розкриття даних. Поєднання обох може значно підвищити складність обчислень, тому потрібно зважувати залежно від конкретного випадку використання.

Наразі розвиток повністю гомоморфного шифрування відстає від ZKP приблизно на три-чотири роки, але швидко наздоганяє. Перші покоління проектів FHE вже почали тестування, і очікується, що основна мережа буде запущена пізніше цього року. Хоча обчислювальні витрати FHE все ще вищі за ZKP, його потенціал для масового застосування вже починає проявлятися.

Основні виклики, з якими стикається FHE, включають обчислювальну ефективність та управління ключами. Обчислювальна інтенсивність операцій самозавантаження пом'якшується за рахунок вдосконалення алгоритмів та інженерних оптимізацій. Щодо управління ключами, деякі проекти досліджують схеми управління ключами з пороговим значенням, але їх ще потрібно подальше розвивати, щоб подолати проблеми одноточкових збоїв.

У ринковому плані кілька компаній активно розробляють технології та додатки, пов'язані з FHE. До цих компаній належать Arcium, що спеціалізується на конфіденційних обчисленнях, Cysic, що пропонує ZK обчислення як послугу, Zama, що розробляє рішення FHE, Sunscreen, що створює приватні додатки, Octra, що запускає блокчейн-мережу FHE, Fhenix, що розробляє Ethereum Layer 2 з підтримкою FHE, Mind Network, що створює шар повторного застави FHE, а також Inco Network, що пропонує модульні рішення для конфіденційних обчислень.

У сфері регуляторного середовища FHE має потенціал посилити конфіденційність даних, зберігаючи при цьому соціальні вигоди. З постійним прогресом у теорії, програмному забезпеченні, апаратному забезпеченні та алгоритмах, FHE, як очікується, досягне значного розвитку протягом наступних трьох-п’яти років, поступово переходячи від теоретичних досліджень до практичного застосування.

Загалом, FHE як революційна технологія, що змінює сферу шифрування, має потенціал вирішити ключові проблеми масштабованості та захисту приватності в блокчейні, а також відкрити нові можливості для різноманітних інноваційних застосувань.