Розвиток та перспективи застосування повністю гомоморфного шифрування

повністю гомоморфне шифрування(FHE) є передовою технологією шифрування, яка дозволяє здійснювати обчислення над зашифрованими даними без їх розшифровки. Ця концепція вперше з'явилася в 70-х роках XX століття, але лише в 2009 році проривна робота Крейга Джентрі зробила її можливою.

Основною характеристикою FHE є гомоморфність, тобто виконання операцій додавання або множення над шифротекстом еквівалентно виконанню тих самих операцій над відкритим текстом. У порівнянні з частковим гомоморфним шифруванням і певним гомоморфним шифруванням, FHE підтримує необмежену кількість операцій додавання та множення, що дозволяє виконувати довільні обчислення над зашифрованими даними.

У сфері блокчейну FHE має потенціал стати ключовою технологією для вирішення проблем масштабованості та захисту конфіденційності. Він може перетворити прозорий блокчейн у частково зашифровану форму, зберігаючи при цьому контроль над смарт-контрактами. Деякі проекти розробляють віртуальну машину FHE, що дозволяє програмістам писати код смарт-контрактів, що керують операціями з примітивами FHE. Цей підхід може реалізувати зашифровані платежі, ігри з конфіденційністю та інші приклади використання, зберігаючи при цьому графік транзакцій для підвищення дружелюбності до регулювання.

FHE також може покращити досвід користувачів існуючих проектів конфіденційності через пошук приватних повідомлень (OMR), дозволяючи клієнтам гаманців синхронізувати дані без розкриття змісту.

Хоча FHE сам по собі не може безпосередньо вирішити проблему масштабованості блокчейну, його поєднання з нульовими знаннями (ZKP) може принести певні прориви. Перевірне FHE може забезпечити правильне виконання обчислень, надаючи надійний механізм обчислень для середовища блокчейну.

FHE та ZKP є взаємодоповнюючими технологіями, кожна з яких має свої акценти. ZKP забезпечує перевірюване обчислення та властивості нульових знань, тоді як FHE дозволяє виконувати обчислення над зашифрованим спільним станом, що є надзвичайно важливим для бездозвільних платформ смарт-контрактів.

В даний час розвиток FHE відстає від ZKP приблизно на три-чотири роки, але швидко наздоганяє. Перші покоління проектів FHE вже почали тестування, а основна мережа очікується вийти на ринок пізніше цього року. Незважаючи на те, що обчислювальні витрати все ще вищі, ніж у ZKP, потенціал масового впровадження FHE є величезним.

Основні виклики, з якими стикається повністю гомоморфне шифрування (FHE), включають обчислювальну ефективність та управління ключами. Обчислювальна інтенсивність операцій самозавантаження поступово зменшується завдяки вдосконаленню алгоритмів і інженерної оптимізації. У сфері управління ключами деякі проекти досліджують використання схем управління ключами з пороговим значенням.

На ринку кілька стартапів активно розробляють технології та застосування, пов'язані з повністю гомоморфним шифруванням:

• Zama надає рішення FHE для проектів Web3, такі як бібліотека TFHE-rs та fhEVM.
• Sunscreen розробив відкритий компілятор для перетворення функцій Rust у функції повністю гомоморфного шифрування.
• Fhenix будує Ethereum Layer 2, що підтримує конфіденційні смарт-контракти.
• Inco Network розробляє модульний конфіденційний обчислювальний блокчейн Layer 1, який поєднує EVM та повністю гомоморфне шифрування.

Завдяки постійному прогресу в теорії, програмному забезпеченні, апаратному забезпеченні та алгоритмах, повністю гомоморфне шифрування має потенціал досягти значних проривів у найближчі 3-5 років, що призведе до революційних змін у блокчейні та екосистемі Web3.