FHE: Gizlilik Hesaplamalarının Geleceği

Tam homomorfik şifreleme ( FHE ), şifreli veriler üzerinde doğrudan hesaplama yapabilen, gizliliği korurken verilerin işlenmesine olanak tanıyan gelişmiş bir şifreleme teknolojisidir. FHE, finans, sağlık, bulut bilişim gibi birçok alanda potansiyel uygulamalara sahiptir, ancak büyük hesaplama yükü nedeniyle şu anda ticari olarak uygulanma zorluğu ile karşı karşıyadır.

FHE'nin Temel İlkeleri

FHE'nin özü, orijinal bilgiyi gizlemek için çok terim kullanmaktır. Basit bir FHE sistemi büyük ölçüde aşağıdaki adımları içerir:

1. Bir anahtar polinomunu seçin s(x)
2. Rastgele bir çok terimli oluştur a(x)
3. Küçük bir "hata" çok terimini e(x) oluştur.
4. Şifreli düz metin m: c(x) = m + a(x)*s(x) + e(x)

Gürültü e(x)'in tanıtılması, saldırganların tekrar eden girişlerle s(x) ve c(x) arasındaki ilişkiyi elde etmelerini önlemek içindir. Ancak gürültü, hesaplama sayısı arttıkça bir sorun da getirmektedir: gürültü sürekli birikerek, sonunda doğru bir şekilde şifresini çözememeye neden olabilir.

Gürültü sorununu çözmek için FHE aşağıdaki ana teknolojileri kullanmıştır:

• Anahtar değiştirme: Sıkıştırılmış şifreli metin boyutu
• Modül değiştirme: gürültü bütçesini azaltma
• Bootstrap: Gürültüyü orijinal seviyeye sıfırlama

Mevcut ana akım FHE çözümleri Bootstrap teknolojisini kullanmaktadır, temsilci uygulamalar arasında BGV, BFV, TFHE gibi sistemler bulunmaktadır.

FHE'nin Karşılaştığı Zorluklar

FHE'nin en büyük zorluğu, hesaplama maliyetinin çok yüksek olmasıdır. Normal hesaplamalara kıyasla, FHE'nin hesaplama hızı yaklaşık 1 milyon kat daha yavaştır. FHE hesaplamalarını hızlandırmak için, ABD'nin DARPA'sı DPRIVE programını başlattı, hedefi FHE hesaplama hızını normal hesaplamaların 1/10'una yükseltmektir. Program esas olarak aşağıdaki alanlara odaklanmaktadır:

1. İşlemci kelime uzunluğunu artır
2. Özel ASIC işlemcileri oluşturma
3. MIMD paralel mimarisi kullanımı

DPRIVE planı beklenen hedeflere ulaşmamış olsa da, uzun vadede FHE teknolojisi hassas verilerin işlenmesi açısından hala önemli bir anlam taşımaktadır, özellikle post-kuantum çağında.

FHE'nin Blockchain'deki Uygulamaları

Blockchain alanında, FHE, zincir üzerindeki gizliliği, AI eğitim verileri gizliliğini, oylama gizliliğini vb. korumak için kullanılabilir. Bazı projeler FHE'yi MEV korumasında uygulamaya çalıştı, ancak verimlilik ve olumlu dışsallık kaybı sorunlarıyla da karşılaştılar.

Şu anda ana FHE blok zinciri projeleri şunlardır:

• Zama: TFHE tabanlı geliştirme yığını sağlıyor
• Fhenix: Gizliliğe öncelik veren Layer 2 inşa etmek
• Privasea: FHE kullanarak LLM veri işlemleri
• Inco Network: FHE Layer 1'i oluşturma
• Zihin Ağı: Restaking ile birlikte FHE tabanlı alt ağ sağlıyor
• Octra: hiper grafik teknolojisi ile FHE'yi gerçekleştirmek

Gelecek Perspektifi

FHE teknolojisi şu anda erken aşamalarda, verimsizlik, yüksek maliyet gibi zorluklarla karşı karşıya. Ancak daha fazla yatırım ve araştırma ile birlikte, özel çiplerin geliştirilmesiyle FHE'nin savunma, finans, sağlık gibi alanlarda derin dönüşümler getirmesi bekleniyor. Yol uzun olsa da, FHE'nin gizlilik hesaplamalarının geleceği olarak potansiyeli göz ardı edilemez.