FHE, ZK та MPC: порівняння та застосування трьох технологій шифрування

У сучасну цифрову еру, шифрування є надзвичайно важливим для захисту безпеки даних та особистої конфіденційності. У цій статті буде глибоко досліджено три передові технології шифрування: повна гомоморфна шифрування (FHE), нульові знання (ZK) та безпечні обчислення з кількома сторонами (MPC), буде проаналізовано їх принципи роботи, сценарії застосування та реальне використання в сфері блокчейн.

Нульове знання (ZK): доведення без розкриття

Ядром технології нульових знань є те, як підтвердити справжність інформації без розкриття будь-якого конкретного змісту. Вона базується на міцному фундаменті шифрування та дозволяє одній стороні доводити іншій стороні існування певної таємниці, не розкриваючи жодної інформації про цю таємницю.

Наприклад, припустимо, що хтось хоче довести орендній компанії, що має добру кредитну історію, але не бажає надавати детальні банківські виписки. У цьому випадку "кредитний бал", наданий банком або платіжним програмним забезпеченням, може слугувати як форма нульового знання. Таким чином, клієнт може довести, що має добру кредитну історію, не розкриваючи особисті фінансові деталі.

У сфері блокчейну технологія нульового знання має дуже широке застосування. Наприклад, у випадку певної анонімної шифрування валюти, коли користувачі здійснюють перекази, їм потрібно довести своє право на переміщення цих монет, зберігаючи при цьому анонімність. Завдяки генерації ZK-доказу, майнери можуть перевірити легітимність транзакції та внести її в блокчейн, не знаючи особистості ініціатора транзакції.

Багатостороннє безпечне обчислення (MPC): спільне обчислення без витоку даних

Технологія безпечних обчислень для кількох сторін головним чином вирішує питання, як без розкриття чутливої інформації забезпечити безпечне спільне обчислення для кількох учасників. Ця технологія дозволяє багатьом сторонам виконувати обчислювальне завдання без необхідності розкривати свої вхідні дані.

Наприклад, припустимо, що троє людей хочуть обчислити свою середню зарплату, але не хочуть розкривати один одному конкретні суми зарплати. Використовуючи технологію MPC, кожен може розділити свою зарплату на три частини та обмінятися двома частинами з іншими двома. Потім кожен складає отримані числа та ділиться результатом складання. Нарешті, троє людей обчислюють загальну суму з цих трьох результатів складання, тим самим отримуючи середнє значення, але не можуть визначити точну зарплату інших.

У сфері шифрування валюти технологія MPC широко використовується для безпеки гаманців. Деякі торгові платформи запустили гаманці MPC, які ділять приватний ключ на кілька частин, які зберігаються на мобільному телефоні користувача, в хмарі та на біржі. Такий підхід не лише підвищує безпеку, а й збільшує ймовірність відновлення приватного ключа.

Повна гомоморфна шифрування (FHE): шифровані обчислення не розкривають

Ціль технології повної гомоморфної шифрування полягає в тому, щоб здійснювати обчислення на зашифрованих даних без необхідності їх розшифровки. Це дозволяє користувачам передавати чутливі дані зашифрованими ненадійним третім особам для виконання обчислень і отримувати правильні результати.

У реальному застосуванні FHE дозволяє даним залишатися в зашифрованому стані протягом усієї обробки, що не лише захищає безпеку даних, але й відповідає суворим вимогам законодавства про конфіденційність. Наприклад, у середовищі хмарних обчислень обробка медичних записів або особистої фінансової інформації робить технологію FHE особливо важливою.

У сфері блокчейн-технологій технологія FHE також має унікальні застосування. Наприклад, один проект використовував технологію FHE для вирішення проблеми лінощів вузлів і слідування великим вузлам у малих мережах PoS. Дозволяючи вузлам PoS виконувати перевірку блоків, не знаючи відповідей один одного, це запобігає плагіату між вузлами. Аналогічно, у системах голосування технологія FHE може запобігти взаємному впливу голосуючих, забезпечуючи достовірність результатів голосування.

Підсумок

Хоча ZK, MPC та FHE всі спрямовані на захист конфіденційності та безпеки даних, вони мають значні відмінності в сценаріях застосування та технічній складності:

• ZK зосереджується на "як довести", підходить для ситуацій, які потребують перевірки прав чи особи.
• MPC зосереджується на "як обчислювати", підходить для ситуацій, коли кілька сторін повинні спільно обчислювати, але при цьому захищати свою конфіденційність даних.
• FHE акцентує увагу на "як шифрувати", що робить можливим виконання складних обчислень при збереженні даних у зашифрованому стані.

У плані технічної складності ZK вимагає глибоких знань математики та програмування, MPC стикається з викликами синхронізації та ефективності комунікації, тоді як FHE має величезні перешкоди в обчислювальній ефективності.

З огляду на зростаючі виклики в сфері безпеки даних та захисту особистої інформації, ці передові шифрувальні технології відіграватимуть все більш важливу роль у майбутньому цифровому світі. Розуміння та застосування цих технологій є надзвичайно важливими для побудови безпечної та надійної цифрової екосистеми.