Стан розвитку технологій FHE та перспективи їх застосування

Технології криптографії відіграють важливу роль у процесі розвитку людської цивілізації, особливо в галузі інформаційної безпеки та захисту конфіденційності. Останніми роками, із розвитком технології блокчейн, з'являються новітні криптографічні технології, такі як нульові знання, багатопартійні обчислення та повна гомоморфна криптографія. Зокрема, повна гомоморфна криптографія (FHE), яка вважається "святим граалем" криптографії, дозволяє виконувати довільні обчислення над зашифрованими даними без їх розшифровки, відкриваючи нові можливості для обчислень з конфіденційністю.

Огляд FHE

Основною характеристикою повністю гомоморфного шифрування є можливість виконання обчислень та операцій над зашифрованими даними, які можна безпосередньо відобразити на відкритих даних. На відміну від частково гомоморфного шифрування та деяких гомоморфних шифрів, FHE підтримує необмежену кількість обчислень та операцій. Наразі SEAL від Microsoft та TFHE від Zama є двома досить зрілими відкритими бібліотеками FHE.

Основні етапи операцій з FHE включають: генерацію ключової пари, шифрування даних, виконання гомоморфних обчислень, розшифрування результатів. При цьому управління ключем для розшифрування є критично важливим, можна розглянути використання схеми безпечних обчислень з пороговим множинним доступом для підвищення безпеки.

Застосування FHE в блокчейні

Щоб застосувати FHE на блокчейні, необхідно модифікувати віртуальну машину смарт-контрактів для підтримки набору інструкцій, необхідного для FHE. Розроблена компанією Zama fhEVM є повністю гомоморфною EVM, що підтримує реалізацію приватних обчислень на Solidity. fhEVM надає підтримку FHE-операцій, механізм розшифровки на основі розподіленого протоколу порогового шифрування, а також бібліотеку контрактів Solidity, що знижує бар'єри для розробки.

Рішення FHE-Rollups

Окрема fhEVM важко становить повноцінну екосистему, тому є проекти, які досліджують поєднання fhEVM з технологією Rollup для створення FHE-Rollups типу Layer2. Fhenix, як піонер, використовує технологію Optimistic Rollups, поєднуючи механізм доказу шахрайства Arbitrum Nitro, основну бібліотеку fheOS та мережу порогових сервісів.

Кросчейнна схема FHE

Fhenix також впровадив модуль Relay, що дозволяє різним публічним ланцюгам і мережам Layer2 підключатися до функцій FHE. У поєднанні з механізмом Restaking від EigenLayer, FHE Coprocessors можуть забезпечувати більш зручні послуги FHE для різних ланцюгів.

Сценарії застосування FHE

Технологія FHE має широкий простір для застосування в таких сферах, як повноцінні ігри, DeFi та ШІ:

• Повна ланцюгова гра: захист приватності гравців, запобігання реальному маніпулюванню
• DeFi: захист чутливих даних, зниження ризиків MEV
• AI: реалізація навчання моделей з захистом приватності

Розвиток екосистеми FHE

Окрім Zama та Fhenix, в екосистемі FHE є ще кілька проектів, на які варто звернути увагу:

• Сонцезахисний крем: власний компілятор FHE
• Mind Network: поєднання AI від EigenLayer та мережі DePIN
• PADO Labs: децентралізована обчислювальна мережа, що поєднує ZKP та FHE
• Arcium: паралельна мережа конфіденційних обчислень
• Мережа Inco: рівень 1 на основі fhEVM
• Treat: FHE Layer3 екосистеми Shiba
• octra: підтримка FHE мережі з ізольованим середовищем виконання
• BasedAI: введення функцій FHE для LLM у мережу
• Encifher: зосереджений на проекті FHEML
• Privasea: мережа FHE для сфери ШІ

Неприбуткові організації, такі як FHE.org та FHE Onchain, також внесли свій внесок у дослідження та освіту FHE.

Зі зростанням зрілості технології FHE та постійним вдосконаленням екосистеми, ми віримо, що FHE принесе більше інноваційних застосувань у таких сферах, як блокчейн та ШІ.