FHE : Le chemin d'avenir du calcul privé

Le chiffrement homomorphe complet (FHE) est une technologie de cryptage avancée qui permet de calculer directement sur des données chiffrées. Cela signifie qu'il est possible de traiter des informations sensibles tout en protégeant la vie privée. Le FHE a des applications potentielles dans plusieurs domaines tels que la finance, la santé et le cloud computing, mais il fait actuellement face à des défis en raison des coûts de calcul élevés.

Principes de base de FHE

L'idée principale de FHE est d'utiliser des polynômes pour cacher les données originales. Par exemple, le chiffre numérique 2 crypté pourrait :

1. Choisissez un polynôme clé s(x)
2. Générer un polynôme aléatoire a(x)
3. Ajouter un petit polynôme de "bruit" e(x)
4. Résultat de chiffrement : c(x) = 2 + a(x)*s(x) + e(x)

Lors de la décryption, il suffit de connaître la clé s(x) pour pouvoir récupérer les données originales 2 à partir de c(x).

Le principal défi auquel est confronté le FHE est la croissance du bruit. Chaque calcul augmente le bruit, ce qui peut finalement conduire à une impossibilité de déchiffrer correctement. Pour cela, les chercheurs ont proposé plusieurs techniques:

• Changement de clé : réduction de la taille du texte chiffré
• Changement de module : réduction du bruit
• Auto-bootstrapping : réinitialiser le bruit à un niveau initial.

Les solutions FHE courantes utilisent la technique de bootstrap, mais le coût de calcul reste très élevé.

Les problèmes auxquels est confronté le FHE

Par rapport à un calcul ordinaire, le coût du calcul FHE est plusieurs ordres de grandeur plus élevé. Selon les estimations de la DARPA ( du ministère de la Défense des États-Unis, la vitesse de calcul FHE est environ 1 million de fois plus lente que celle du calcul ordinaire.

Pour accélérer le FHE, la DARPA a lancé le programme DPRIVE, en abordant les points suivants:

1. Augmenter la longueur des mots du processeur
2. Développer des processeurs ASIC dédiés
3. Construire une architecture parallèle MIMD

Cependant, le plan progresse lentement et il reste un écart par rapport à l'objectif prévu.

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Application du chiffrement homomorphe complet dans la blockchain

Dans le domaine de la blockchain, FHE est principalement utilisé pour protéger la confidentialité des données, y compris :

• Transactions privées sur blockchain
• Protection de la vie privée des données d'entraînement de l'IA
• Vote en chaîne privé
• Protection contre le MEV

Mais le FHE est également confronté à des défis en matière d'efficacité et de besoins en ressources de calcul.

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Projets principaux

Les principaux projets dans le domaine de la FHE comprennent :

• Zama : fournit une chaîne d'outils de développement complète basée sur le schéma TFHE
• Fhenix : construire un réseau Layer 2 axé sur la confidentialité
• Privasea : se concentre sur la protection de la vie privée des données LLM
• Inco Network : construction d'un réseau FHE Layer 1
• Arcium : fusion des technologies FHE, MPC et ZK
• Mind Network : combinaison de Restaking et de l'architecture de sous-réseau FHE
• Octra : utilise une technologie unique de hypergraphes pour réaliser FHE

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Perspectives d'avenir

La technologie FHE en est encore à ses débuts et fait face à de nombreux défis :

1. Efficacité faible, coûts de calcul énormes
2. La difficulté de mise en œuvre du projet est élevée
3. Perspectives commerciales incertaines
4. Manque d'investissement en capital

Mais avec le développement de puces spécifiques et l'afflux de plus de fonds, la FHE devrait apporter des changements dans des domaines tels que la défense, la finance et la santé, libérant ainsi le potentiel des données privées. L'avenir du développement de la FHE est prometteur.