FHE, ZK và MPC: So sánh ba công nghệ mã hóa tiên tiến

Trong lĩnh vực mã hóa, mã hóa toàn phần (FHE), chứng minh không biết (ZK) và tính toán an toàn nhiều bên (MPC) là ba công nghệ tiên tiến được chú ý nhiều. Mặc dù chúng đều nhằm bảo vệ quyền riêng tư và an toàn dữ liệu, nhưng có sự khác biệt rõ rệt về các tình huống ứng dụng cụ thể và đặc điểm kỹ thuật. Bài viết này sẽ so sánh sâu sắc ba công nghệ này, giúp độc giả hiểu rõ hơn về những điểm độc đáo của chúng.

Bằng chứng không kiến thức (ZK): Chứng minh mà không tiết lộ

Cốt lõi của công nghệ chứng minh không biết là: làm thế nào để xác minh tính xác thực của một tuyên bố mà không tiết lộ bất kỳ thông tin cụ thể nào. Công nghệ này được xây dựng trên nền tảng mật mã vững chắc.

Lấy ví dụ về thuê xe, giả sử Alice muốn chứng minh tình trạng tín dụng tốt của mình với nhân viên công ty cho thuê xe Bob, nhưng không muốn cung cấp chi tiết về sao kê ngân hàng. Trong trường hợp này, "điểm tín dụng" do ngân hàng hoặc phần mềm thanh toán cung cấp có thể được coi là một dạng chứng minh không biết. Alice có thể chứng minh rằng điểm tín dụng của cô ấy đạt yêu cầu mà không cần tiết lộ bất kỳ chi tiết tài khoản nào.

Trong ứng dụng blockchain, một ví dụ điển hình của công nghệ ZK là tiền ẩn danh. Khi người dùng thực hiện chuyển khoản, họ vừa cần giữ bí mật danh tính, vừa phải chứng minh rằng họ sở hữu đủ mã hóa để thực hiện giao dịch ( nhằm ngăn chặn việc chi tiêu gấp đôi ). Bằng cách tạo ra bằng chứng ZK, thợ mỏ có thể xác minh tính hợp pháp của giao dịch mà không biết danh tính của người giao dịch và đưa nó lên chuỗi.

Tính toán an toàn đa bên(MPC): Tính toán chung mà không tiết lộ

Công nghệ tính toán an toàn đa bên nhằm giải quyết cách thức cho phép nhiều bên tham gia thực hiện tính toán hợp tác một cách an toàn mà không tiết lộ thông tin nhạy cảm.

Một kịch bản ứng dụng MPC cổ điển là: Alice, Bob và Carol muốn tính toán mức lương trung bình của họ, nhưng không muốn tiết lộ cho nhau mức lương cụ thể của từng người. MPC cho phép họ thông qua các phép toán toán học phức tạp, cuối cùng đạt được giá trị trung bình mà không tiết lộ thông tin lương cá nhân nào.

Trong lĩnh vực mã hóa, công nghệ MPC được áp dụng rộng rãi để bảo mật ví. Một số nền tảng giao dịch đã ra mắt ví MPC, phân tán lưu trữ khóa riêng ở nhiều vị trí như điện thoại di động của người dùng, đám mây và sàn giao dịch. Cách này không chỉ tăng cường tính bảo mật mà còn nâng cao khả năng khôi phục khóa riêng. Ngay cả khi người dùng mất điện thoại, họ vẫn có thể xây dựng lại khóa riêng thông qua các phần khác.

Toán học đồng nhất mã hóa ( FHE ): Tính toán trong trạng thái mã hóa

Công nghệ mã hóa toàn đồng nhất giải quyết vấn đề là: làm thế nào để mã hóa dữ liệu nhạy cảm, để bên thứ ba có thể thực hiện tính toán mà không cần giải mã, và kết quả tính toán vẫn có thể được chủ sở hữu dữ liệu gốc giải mã đúng.

Một ứng dụng điển hình của FHE là xử lý dữ liệu nhạy cảm trong môi trường điện toán đám mây. Ví dụ, các cơ sở y tế có thể tải dữ liệu hồ sơ bệnh án đã mã hóa lên máy chủ đám mây, máy chủ đám mây có thể thực hiện phân tích dữ liệu mà không cần giải mã, cuối cùng trả lại kết quả phân tích đã mã hóa cho các cơ sở y tế. Điều này không chỉ bảo vệ quyền riêng tư của bệnh nhân mà còn tuân thủ các yêu cầu quy định liên quan.

Trong lĩnh vực blockchain, công nghệ FHE có thể được sử dụng để giải quyết một số vấn đề trong mạng PoS( chứng minh quyền sở hữu). Ví dụ, trong một số mạng PoS nhỏ, các nút có thể có xu hướng đơn giản theo dõi kết quả xác thực của các nút lớn, thay vì xác thực độc lập từng giao dịch. Bằng cách áp dụng công nghệ FHE, các nút có thể hoàn thành việc xác thực khối mà không biết câu trả lời của các nút khác, từ đó tăng cường mức độ phi tập trung của mạng.

So sánh độ phức tạp kỹ thuật

Ba công nghệ này cũng có sự khác biệt về độ khó trong việc thực hiện:

• ZK mặc dù lý thuyết mạnh mẽ, nhưng thiết kế các giao thức hiệu quả và dễ triển khai thường cần có nền tảng toán học và lập trình vững chắc.
• MPC trong ứng dụng thực tế cần giải quyết các vấn đề về phối hợp nhiều bên và hiệu quả truyền thông, đặc biệt khi có nhiều người tham gia, chi phí có thể rất cao.
• Mặc dù khái niệm FHE rất hấp dẫn, nhưng thuật toán mã hóa phức tạp của nó dẫn đến hiệu suất tính toán khá thấp trong ứng dụng thực tế, đây vẫn là điểm nghẽn chính của nó.

Kết luận

Với mức độ số hóa ngày càng sâu sắc, thách thức về an ninh dữ liệu và bảo vệ quyền riêng tư cá nhân ngày càng nghiêm trọng. Ba công nghệ mã hóa tiên tiến là ZK, MPC và FHE, cung cấp cho chúng ta những công cụ mạnh mẽ để đối phó với những thách thức này. Chúng đóng vai trò quan trọng trong các tình huống khác nhau, cùng nhau xây dựng một hàng rào an ninh cho thế giới số.