Полностью гомоморфное шифрование: Обзор зрелой ниши и потенциальные возможности
Технологии шифрования играют важную роль в процессе человеческой цивилизации, особенно в области информационной безопасности и защиты конфиденциальности. Они не только обеспечивают надежную защиту передачи и хранения данных в различных областях, но и асимметричная система шифрования с открытым и закрытым ключами, а также хэш-функции были креативно объединены Сатоши Накамоoto в 2008 году для разработки механизма доказательства работы, который решает проблему двойной траты, что способствовало появлению революционной цифровой валюты Биткойн и открыло новую эру в индустрии блокчейн.
С быстрым развитием индустрии блокчейн появляется ряд передовых технологий шифрования, среди которых особенно выделяются доказательства с нулевым разглашением, многопартитные вычисления и полностью гомоморфное шифрование. Эти технологии находят широкое применение в различных сценариях, таких как сочетание доказательства с нулевым разглашением и схемы Rollup для решения проблемы "невозможного треугольника" блокчейна, а также сочетание многопартитных вычислений с системой публичных и приватных ключей для массового применения пользовательских входов. Полностью гомоморфное шифрование, считающееся одним из священных граалей шифрования, благодаря своим уникальным характеристикам позволяет третьим сторонам производить произвольное количество вычислений и операций с зашифрованными данными без их расшифровки, тем самым реализуя компонуемую цепочечную приватную вычислительную среду и открывая новые возможности для различных областей и сценариев.
Обзор полностью гомоморфного шифрования
полностью гомоморфное шифрование(FHE) заключается в том, что оно позволяет выполнять вычисления и операции над зашифрованными данными, которые могут быть непосредственно сопоставлены с открытыми данными, сохраняя математические свойства зашифрованной информации неизменными. В "FHE" слово "полностью" означает, что эта гомоморфность достигла нового уровня, позволяя выполнять бесконечное количество вычислений и операций над зашифрованными данными.
В области полностью гомоморфного шифрования Microsoft и Zama продемонстрировали непревзойденную доступность и влияние благодаря своим выдающимся открытым продуктам. Они предоставляют разработчикам стабильную и эффективную реализацию полностью гомоморфного шифрования, что значительно способствует постоянному развитию и широкому применению технологии FHE.
Библиотека Microsoft SEAL поддерживает полностью гомоморфное шифрование и частично гомоморфное шифрование, предлагает эффективный интерфейс C++, интегрирует множество оптимизированных алгоритмов и технологий, значительно повышая вычислительную производительность и эффективность.
TFHE от Zama — это библиотека с открытым исходным кодом, ориентированная на высокопроизводительное полностью гомоморфное шифрование, предоставляющая услуги через интерфейс на языке C, использующая ряд современных оптимизационных технологий и алгоритмов, с целью достижения более высокой скорости вычислений и меньшего расхода ресурсов.
Основные операции FHE включают:
Генерация ключа
Шифрование данных
Выполнение гомоморфного вычисления
Результат расшифровки
В практике FHE управление ключом расшифровки имеет решающее значение. Для блокчейна введение схемы многопользовательских безопасных вычислений с пороговым значением является крайне перспективным выбором, который может повысить безопасность управления ключами и снизить риск компрометации единого узла.
Поддержка FHE в виртуальной машине Ethereum
Для реализации полностью гомоморфного шифрования (FHE) в блокчейне наилучший способ заключается в упаковке его в универсальную библиотеку кода смарт-контрактов. Это требует, чтобы виртуальная машина смарт-контрактов предварительно поддерживала специфический набор инструкций для сложных математических операций и шифрования, необходимых для FHE.
В качестве широко используемой и долгосрочно проверенной виртуальной машины EVM естественным образом стала предпочтительным выбором для реализации FHE. В этой области компания Zama представила полностью гомоморфное EVM - fhEVM, поддерживающее шифрование Solidity для реализации приватных вычислений.
Основные характеристики fhEVM включают:
Предоставление поддержки операций FHE через предкомпилированные контракты, интегрирующие открытый библиотеку FHE Zama
Создание специализированной памяти и области хранения EVM для полностью гомоморфного шифрования
Механизм расшифровки, основанный на распределенном протоколе порогового шифрования
Библиотека контрактов Solidity для снижения порога разработки
fhEVM предоставляет прочную основу для технологии FHE в блокчейн-приложениях, но при переходе к практическому применению может столкнуться с множеством вызовов.
Решение Rollup на основе полностью гомоморфного шифрования
Простой fhEVM не может составить полноценную экосистему, необходимо полагаться на архитектуру уровня публичной цепи или использовать решения Layer2/Layer3. Учитывая особенности FHE, сочетание fhEVM с технологией Rollup и создание решения Layer2 типа FHE-Rollups становится жизнеспособным направлением.
Fhenix как пионер активно исследует решения FHE-Rollups. Учитывая техническую сложность, Fhenix выбрал решение на основе Optimistic Rollups.
Технический стек Fhenix в основном включает:
Вариант мошеннического доказателя Arbitrum Nitro
Ядро библиотеки fheOS
Сетевая служба порога ( TSN )
На основе этого технологического стека Fhenix выпустил первую публичную версию Fhenix Frontier, предлагая полный набор инструментов для разработки и документационной поддержки.
Независимый от цепочки сопроцессор FHE
Fhenix вводит модуль Relay, позволяя различным публичным блокчейнам, сетям L2 и L3 подключаться к FHE-копроцессорам для использования функций FHE. Чтобы преодолеть ограничения длительного периода вызова FHE-Rollups, Fhenix совместно с EigenLayer предоставляет более быстрый сервисный канал для FHE-копроцессоров через механизм Restaking.
Процесс использования FHE Coprocessors включает:
Вызов приложения контракта FHE сопроцессора
Запросы на очередь контракта Relay
Запрос перенаправлен на Fhenix Rollup
Выполнение вычислений с полностью гомоморфным шифрованием
Выход декодирования пороговой сети
Результат возвращается контракту
Проверка контракта и отправка результата
Приложения контракта продолжают выполняться
Применение FHE
Технология FHE демонстрирует огромный потенциал в области игровых приложений на всей цепочке, DeFi и ИИ:
Полностью гомоморфное шифрование для защиты конфиденциальности: обеспечение шифрования для игровых экономик, предотвращение манипуляций в реальном времени, защита конфиденциальности игроков
DeFi/MEV: защита чувствительных данных в DeFi, снижение негативного поведения MEV
ИИ: защита личных данных пользователей, обеспечение безопасного обучения моделей ИИ
Обзор экосистемы полного гомоморфного шифрования
Кроме компаний Zama и Fhenix, предоставляющих основные технологические услуги, в экосистеме FHE также есть ряд проектов, на которые стоит обратить внимание:
Солнцезащитный крем: собственный FHE компилятор
Mind Network: сеть FHE, объединяющая EigenLayer
PADO Labs: децентрализованная вычислительная сеть, объединяющая ZKP и полностью гомоморфное шифрование
Arcium: Сетевая параллельная конфиденциальная вычислительная система
Inco Network: уровень 1 для оптимизации эффективности вычислений с полностью гомоморфным шифрованием
Treat: FHE Layer3 экосистемы Shiba
octra: поддержка сети FHE с изолированным исполняемым окружением
BasedAI: распределенная сеть для внедрения функции полностью гомоморфного шифрования в LLM
Encifher: проект, сосредоточенный на FHEML
Privasea: Сеть FHE для ML-инференса в области ИИ
Некоммерческие исследовательские и образовательные учреждения, такие как FHE.org и FHE Onchain, предоставляют ценные ресурсы для экологического развития.
Перспективы технологии FHE обширны, и как только проекты, такие как Fhenix, запустят свои основные сети, это принесет инновации и изменения в различные области. Это полное энергии будущее уже на горизонте.
На этой странице может содержаться сторонний контент, который предоставляется исключительно в информационных целях (не в качестве заявлений/гарантий) и не должен рассматриваться как поддержка взглядов компании Gate или как финансовый или профессиональный совет. Подробности смотрите в разделе «Отказ от ответственности» .
Полностью гомоморфное шифрование FHE: следующий прорыв в приватных вычислениях Блокчейн
Полностью гомоморфное шифрование: Обзор зрелой ниши и потенциальные возможности
Технологии шифрования играют важную роль в процессе человеческой цивилизации, особенно в области информационной безопасности и защиты конфиденциальности. Они не только обеспечивают надежную защиту передачи и хранения данных в различных областях, но и асимметричная система шифрования с открытым и закрытым ключами, а также хэш-функции были креативно объединены Сатоши Накамоoto в 2008 году для разработки механизма доказательства работы, который решает проблему двойной траты, что способствовало появлению революционной цифровой валюты Биткойн и открыло новую эру в индустрии блокчейн.
С быстрым развитием индустрии блокчейн появляется ряд передовых технологий шифрования, среди которых особенно выделяются доказательства с нулевым разглашением, многопартитные вычисления и полностью гомоморфное шифрование. Эти технологии находят широкое применение в различных сценариях, таких как сочетание доказательства с нулевым разглашением и схемы Rollup для решения проблемы "невозможного треугольника" блокчейна, а также сочетание многопартитных вычислений с системой публичных и приватных ключей для массового применения пользовательских входов. Полностью гомоморфное шифрование, считающееся одним из священных граалей шифрования, благодаря своим уникальным характеристикам позволяет третьим сторонам производить произвольное количество вычислений и операций с зашифрованными данными без их расшифровки, тем самым реализуя компонуемую цепочечную приватную вычислительную среду и открывая новые возможности для различных областей и сценариев.
Обзор полностью гомоморфного шифрования
полностью гомоморфное шифрование(FHE) заключается в том, что оно позволяет выполнять вычисления и операции над зашифрованными данными, которые могут быть непосредственно сопоставлены с открытыми данными, сохраняя математические свойства зашифрованной информации неизменными. В "FHE" слово "полностью" означает, что эта гомоморфность достигла нового уровня, позволяя выполнять бесконечное количество вычислений и операций над зашифрованными данными.
В области полностью гомоморфного шифрования Microsoft и Zama продемонстрировали непревзойденную доступность и влияние благодаря своим выдающимся открытым продуктам. Они предоставляют разработчикам стабильную и эффективную реализацию полностью гомоморфного шифрования, что значительно способствует постоянному развитию и широкому применению технологии FHE.
Библиотека Microsoft SEAL поддерживает полностью гомоморфное шифрование и частично гомоморфное шифрование, предлагает эффективный интерфейс C++, интегрирует множество оптимизированных алгоритмов и технологий, значительно повышая вычислительную производительность и эффективность.
TFHE от Zama — это библиотека с открытым исходным кодом, ориентированная на высокопроизводительное полностью гомоморфное шифрование, предоставляющая услуги через интерфейс на языке C, использующая ряд современных оптимизационных технологий и алгоритмов, с целью достижения более высокой скорости вычислений и меньшего расхода ресурсов.
Основные операции FHE включают:
В практике FHE управление ключом расшифровки имеет решающее значение. Для блокчейна введение схемы многопользовательских безопасных вычислений с пороговым значением является крайне перспективным выбором, который может повысить безопасность управления ключами и снизить риск компрометации единого узла.
Поддержка FHE в виртуальной машине Ethereum
Для реализации полностью гомоморфного шифрования (FHE) в блокчейне наилучший способ заключается в упаковке его в универсальную библиотеку кода смарт-контрактов. Это требует, чтобы виртуальная машина смарт-контрактов предварительно поддерживала специфический набор инструкций для сложных математических операций и шифрования, необходимых для FHE.
В качестве широко используемой и долгосрочно проверенной виртуальной машины EVM естественным образом стала предпочтительным выбором для реализации FHE. В этой области компания Zama представила полностью гомоморфное EVM - fhEVM, поддерживающее шифрование Solidity для реализации приватных вычислений.
Основные характеристики fhEVM включают:
fhEVM предоставляет прочную основу для технологии FHE в блокчейн-приложениях, но при переходе к практическому применению может столкнуться с множеством вызовов.
Решение Rollup на основе полностью гомоморфного шифрования
Простой fhEVM не может составить полноценную экосистему, необходимо полагаться на архитектуру уровня публичной цепи или использовать решения Layer2/Layer3. Учитывая особенности FHE, сочетание fhEVM с технологией Rollup и создание решения Layer2 типа FHE-Rollups становится жизнеспособным направлением.
Fhenix как пионер активно исследует решения FHE-Rollups. Учитывая техническую сложность, Fhenix выбрал решение на основе Optimistic Rollups.
Технический стек Fhenix в основном включает:
На основе этого технологического стека Fhenix выпустил первую публичную версию Fhenix Frontier, предлагая полный набор инструментов для разработки и документационной поддержки.
Независимый от цепочки сопроцессор FHE
Fhenix вводит модуль Relay, позволяя различным публичным блокчейнам, сетям L2 и L3 подключаться к FHE-копроцессорам для использования функций FHE. Чтобы преодолеть ограничения длительного периода вызова FHE-Rollups, Fhenix совместно с EigenLayer предоставляет более быстрый сервисный канал для FHE-копроцессоров через механизм Restaking.
Процесс использования FHE Coprocessors включает:
Применение FHE
Технология FHE демонстрирует огромный потенциал в области игровых приложений на всей цепочке, DeFi и ИИ:
Обзор экосистемы полного гомоморфного шифрования
Кроме компаний Zama и Fhenix, предоставляющих основные технологические услуги, в экосистеме FHE также есть ряд проектов, на которые стоит обратить внимание:
Некоммерческие исследовательские и образовательные учреждения, такие как FHE.org и FHE Onchain, предоставляют ценные ресурсы для экологического развития.
Перспективы технологии FHE обширны, и как только проекты, такие как Fhenix, запустят свои основные сети, это принесет инновации и изменения в различные области. Это полное энергии будущее уже на горизонте.