Технологія FHE: нова сила в галузі Блокчейн

Технології криптографії відіграють важливу роль у цивілізаційному розвитку людства, особливо в аспектах безпеки інформації та захисту конфіденційності. Вони забезпечують захист передачі та зберігання даних у різних сферах, а їх асиметрична система шифрування з публічними та приватними ключами та хеш-функції були творчо об'єднані Сатоші Накамото, що призвело до створення механізму доказу роботи, що, у свою чергу, сприяло народженню біткоїна та відкриттю епохи Блокчейн.

З розвитком індустрії Блокчейн з'являється ряд передових криптографічних технологій, серед яких найбільш помітні нульове знання, багатосторонні обчислення та гомоморфне шифрування. Ці технології широко застосовуються в багатьох сценаріях, наприклад, нульове знання в поєднанні з рішеннями Rollup вирішує проблему масштабування Блокчейн, багатосторонні обчислення в поєднанні з системою публічних і приватних ключів сприяють масовому впровадженню користувачами. А гомоморфне шифрування, як один із священних граалів криптографії, завдяки своїм унікальним властивостям дозволяє третім особам виконувати будь-які обчислення над зашифрованими даними без їх розшифровки, що відкриває нові можливості в багатьох сферах.

Огляд FHE

FHE є скороченням для повної однорідної криптографії, її основною характеристикою є можливість виконання обчислень і операцій над шифрованими даними, які можуть бути безпосередньо відображені на відкриті дані, тобто зберігати математичні властивості зашифрованих даних незмінними. "F" в FHE означає, що ця однорідність досягла нового рівня, що дозволяє виконувати нескінченну кількість обчислень і операцій над зашифрованими даними.

Фактичний FHE використовує ряд складних математичних алгоритмів, які вимагають великих обчислювальних ресурсів. У сфері FHE Microsoft та Zama виділяються завдяки своїм видатним відкритим продуктам. SEAL від Microsoft є ефективною бібліотекою C++, яка підтримує повну та часткову гомоморфну криптографію. TFHE від Zama є бібліотекою C, яка зосереджена на високопродуктивній повній гомоморфній криптографії.

Основні етапи роботи FHE включають: генерацію ключа, шифрування даних, виконання гомоморфних обчислень, дешифрування результатів. Управління ключем дешифрування є особливо важливим, можна використовувати схему безпечних обчислень з пороговим множинним доступом для підвищення безпеки.

fhEVM: закладання основ для FHE

Щоб застосувати FHE в Блокчейн, ідеальним варіантом є його упаковка в універсальну бібліотеку коду смарт-контрактів. Це вимагає від віртуальної машини підтримки складного математичного набору інструкцій, необхідного для FHE. EVM став вибором номер один для реалізації FHE, а компанія Zama виділяється в цій сфері.

Zama представила fhEVM, це повністю гомоморфний EVM, який підтримує реалізацію обчислень з приватністю на основі Solidity. Основні характеристики fhEVM включають:

• Забезпечення підтримки операцій FHE через попередньо скомпільовані контракти
• Механізм розшифрування на основі розподіленого протоколу порогів
• Бібліотека контрактів Solidity, що знижує поріг для розробки

fhEVM забезпечує міцну основу для технології FHE в Блокчейн-додатках, але на практиці може стикатися з багатьма викликами.

FHE-Rollups: побудова екосистеми FHE

Простий fhEVM важко самостійно сформувати повноцінну екосистему, необхідно покладатися на структуру публічної мережі або рішення Layer2/Layer3. Fhenix, як піонер, досліджує поєднання fhEVM з технологією Rollup, пропонуючи побудувати рішення Layer2 типу FHE-Rollups.

Fhenix використовує рішення Optimistic Rollups, його технологічний стек включає:

• Варіант провідника шахрайства Arbitrum Nitro
• Ядро бібліотеки fheOS
• Порогова служба мережі ( TSN )

Версія Fhenix Frontier, випущена Fhenix, пропонує бібліотеку коду смарт-контрактів, API Solidity, набір інструментів для розробки тощо.

FHE Копрограматори: Ланцюг-незалежне рішення

Fhenix впроваджує модуль Relay, що дозволяє різним публічним блокчейнам та мережам Layer2/3 підключатися до FHE Coprocessors. Завдяки механізму Restaking від EigenLayer підвищується ефективність і гнучкість FHE Coprocessors.

Процес використання FHE Coprocessors включає: виклик контракту додатка, чергування запитів Relay, виконання обчислень FHE Rollup, розшифрування в мережі з порогом, повернення результатів та їх верифікацію.

Застосування FHE

Технологія FHE демонструє широкі перспективи в багатьох сферах:

• Гра з повною ланцюговою технологією для захисту конфіденційності: шифрування забезпечує економічні транзакції в грі, запобігаючи маніпуляціям в реальному часі.
• DeFi/MEV: Захист чутливих даних, зменшення ризику атак MEV
• AI: навчання моделі з урахуванням захисту особистої конфіденційності

Проект FHE на початковій стадії екосистеми

Крім Zama та Fhenix, в екосистемі FHE є ряд проектів, на які варто звернути увагу:

• Сонцезахисний крем: самостійно розроблений компілятор FHE
• Mind Network: поєднання мережі FHE з EigenLayer
• PADO Labs: Децентралізована обчислювальна мережа, що об'єднує ZKP і FHE
• Arcium: Паралельна мережа конфіденційних обчислень
• Inco Network: зосереджений на оптимізації витрат на обчислення FHE Layer1
• Treat: FHE Layer3 екосистеми Shiba
• octra: підтримує ізольоване середовище виконання FHE мережі
• BasedAI: мережа, що впроваджує функцію FHE для LLM
• Encifher: Розробка FHEML навколо FHE
• Privasea: мережа FHE, що зосереджується на захисті приватності при ML-інференції в сфері ШІ

Крім того, такі неприбуткові організації, як FHE.org та FHE Onchain, забезпечують екосистему цінними дослідницькими та освітніми ресурсами.

Перспективи технології FHE світлі, з розвитком таких проектів, як Fhenix, вона має шанс принести нові інновації та енергію в Блокчейн.