Розвиток та застосування повністю гомоморфного шифрування (FHE)

повністю гомоморфне шифрування (FHE) є передовою технологією шифрування, яка дозволяє виконувати обчислення над зашифрованими даними без їх розшифрування. Цю технологію вперше було запропоновано в 70-х роках минулого століття, але лише у 2009 році завдяки проривній роботі Крейга Джентрі було досягнуто справжнього повністю гомоморфного шифрування.

Основні характеристики FHE включають гомоморфність, управління шумом і безмежну здатність до операцій. Гомоморфність означає, що операції, що виконуються над шифротекстом, еквівалентні виконанню тих же операцій над відкритим текстом. Управління шумом є ключовим для забезпечення точності обчислень, тоді як безмежна здатність до операцій відрізняє FHE від інших форм повністю гомоморфного шифрування.

У сфері блокчейну, FHE має потенціал стати ключовою технологією для вирішення проблем конфіденційності та масштабованості. Він може перетворити прозорий блокчейн на частково зашифровану форму, зберігаючи при цьому контроль над смарт-контрактами. Деякі проекти розробляють віртуальну машину FHE, яка дозволяє програмістам писати код для роботи з примітивами FHE, використовуючи Solidity.

FHE також може покращити доступність існуючих проектів конфіденційності, таких як вирішення проблеми синхронізації гаманців через конфіденційний пошук повідомлень (OMR). Однак FHE не може безпосередньо вирішити проблему масштабованості блокчейну, можливо, знадобиться поєднання з доказами з нульовим відомостями (ZKP), щоб впоратися з цим викликом.

FHE та ZKP є взаємодоповнюючими технологіями, які обслуговують різні цілі. ZKP забезпечує перевірювані обчислення та властивості нульового знання, тоді як FHE дозволяє виконувати обчислення над зашифрованими даними без розкриття самих даних.

Наразі розвиток FHE приблизно відстає від ZKP на три-чотири роки, але швидко наздоганяє. Перші покоління проектів FHE вже розпочали тестування, і очікується, що основна мережа буде запущена пізніше цього року. Хоча обчислювальні витрати FHE все ще вищі, ніж у ZKP, потенціал для його широкого впровадження стає очевидним.

Основні виклики, з якими стикається повністю гомоморфне шифрування (FHE), включають обчислювальну ефективність та управління ключами. Обчислювальна інтенсивність операцій самоініціації зменшується завдяки вдосконаленню алгоритмів та оптимізації інженерії. Щодо управління ключами, деякі проекти досліджують схеми управління ключами з пороговим значенням, але їх ще потрібно розвивати, щоб подолати проблему єдиної точки відмови.

Ринок повністю гомоморфного шифрування залучає велику кількість інвестицій. Багато компаній розробляють рішення на основі FHE, включаючи Zama, Sunscreen, Octra, Fhenix та Mind Network. Ці проекти охоплюють широкий спектр застосувань, від компіляторів FHE до блокчейн-мереж FHE.

У сфері регуляторного середовища FHE стикається з різними регуляторними підходами в різних регіонах. Хоча конфіденційність даних загалом підтримується, фінансова конфіденційність залишається сірою зоною. FHE має потенціал для посилення конфіденційності даних, одночасно зберігаючи соціальні вигоди.

Завдяки постійному вдосконаленню теорії, програмного забезпечення, апаратного забезпечення та алгоритмів, повністю гомоморфне шифрування (FHE) очікується, що досягне значного прогресу протягом наступних трьох-п’яти років. Воно може стати рушійною силою для інновацій в різних застосуваннях у криптоекосистемі, вирішуючи ключові виклики у сфері приватності та безпеки.