FHE, ZK e MPC: comparação e aplicação de três tecnologias de encriptação

Na era digital atual, a encriptação é crucial para proteger a segurança dos dados e a privacidade pessoal. Este artigo irá explorar a fundo a encriptação totalmente homomórfica (FHE), a prova de zero conhecimento (ZK) e o cálculo seguro multiparte (MPC), analisando seus princípios de funcionamento, cenários de aplicação e a sua utilização prática no campo da blockchain.

Prova de Conhecimento Zero (ZK): provar sem revelar

A essência da tecnologia de prova de conhecimento zero reside em como validar a veracidade das informações sem revelar nenhum conteúdo específico. Ela se baseia em fundamentos sólidos da encriptação, permitindo que uma parte prove a outra a existência de um segredo, sem revelar qualquer informação sobre esse segredo.

Por exemplo, suponha que alguém queira provar à empresa de aluguer de automóveis que tem um bom crédito, mas não queira fornecer extratos bancários detalhados. Nesse caso, a "pontuação de crédito" fornecida pelo banco ou software de pagamentos pode servir como uma forma de prova de conhecimento nulo. Assim, o cliente pode provar que tem um bom crédito sem revelar detalhes financeiros pessoais.

No campo da blockchain, a aplicação da tecnologia de provas de conhecimento zero é muito ampla. Usando uma criptomoeda anônima como exemplo, quando os usuários realizam transferências, eles precisam provar que têm o direito de transferir essas moedas, mantendo o anonimato. Ao gerar uma prova ZK, os mineradores podem validar a legitimidade da transação e registrá-la na blockchain sem conhecer a identidade do iniciador da transação.

Computação Segura Multilateral (MPC): Cálculo conjunto sem vazamento

A tecnologia de computação segura multipartidária resolve principalmente como permitir que múltiplos participantes realizem cálculos conjuntos de forma segura, sem revelar informações sensíveis. Esta tecnologia permite que várias partes completem uma tarefa de cálculo, sem que nenhuma delas revele seus dados de entrada.

Por exemplo, suponha que três pessoas queiram calcular o seu salário médio, mas não queiram revelar os valores exatos dos salários umas às outras. Usando a tecnologia MPC, cada um pode dividir o seu salário em três partes e trocar duas dessas partes com as outras duas pessoas. Em seguida, cada um soma os números recebidos e compartilha o resultado da soma. Por fim, os três calculam a soma total desses três resultados, obtendo assim a média, mas sem conseguir determinar o salário exato das outras pessoas.

No campo das encriptações, a tecnologia MPC é amplamente utilizada na segurança de carteiras. Algumas plataformas de negociação lançaram carteiras MPC que dividem a chave privada em várias partes, armazenando-as respetivamente no telemóvel do utilizador, na nuvem e na bolsa. Este método não só aumenta a segurança, mas também aumenta a possibilidade de recuperar a chave privada.

Encriptação homomórfica total (FHE): cálculo encriptado não vaza

O objetivo da tecnologia de encriptação homomórfica é realizar cálculos sobre dados encriptados, sem a necessidade de os desencriptar. Isso permite que os usuários entreguem dados sensíveis encriptados a terceiros não confiáveis para cálculos, e ainda consigam desencriptar o resultado correto.

Na prática, a FHE permite que os dados permaneçam encriptados durante todo o processo de processamento, o que não só protege a segurança dos dados, mas também cumpre os rigorosos requisitos das regulamentações de privacidade. Por exemplo, ao processar registos médicos ou informações financeiras pessoais em ambientes de computação em nuvem, a tecnologia FHE torna-se especialmente importante.

No campo da blockchain, a tecnologia FHE tem também aplicações únicas. Por exemplo, um projeto utilizou a tecnologia FHE para resolver o problema da preguiça dos nós e da dependência dos grandes nós em redes PoS pequenas. Ao permitir que os nós PoS completassem o trabalho de validação de blocos sem conhecerem as respostas uns dos outros, evitou-se o comportamento de cópia entre os nós. Da mesma forma, em sistemas de votação, a tecnologia FHE pode prevenir que os eleitores se influenciem mutuamente, garantindo a autenticidade dos resultados de votação.

Resumo

Embora ZK, MPC e FHE tenham como objetivo proteger a privacidade e a segurança dos dados, existem diferenças significativas em termos de cenários de aplicação e complexidade técnica:

• ZK foca em "como provar", aplicando-se a cenários que necessitam de verificação de permissões ou identidades.
• MPC foca em "como calcular", adequado para situações em que várias partes precisam calcular em conjunto, mas desejam proteger a privacidade dos seus dados.
• FHE foca em "como encriptar", tornando possível realizar cálculos complexos enquanto os dados permanecem encriptados.

Em termos de complexidade técnica, o ZK exige habilidades matemáticas e de programação profundas, o MPC enfrenta desafios de sincronização e eficiência de comunicação, enquanto o FHE apresenta enormes obstáculos em termos de eficiência computacional.

À medida que os desafios à segurança dos dados e à proteção da privacidade pessoal aumentam, essas tecnologias avançadas de encriptação desempenharão um papel cada vez mais importante no futuro do mundo digital. Compreender e aplicar essas tecnologias é crucial para construir um ecossistema digital seguro e confiável.