FHE, ZK e MPC: comparação de três tecnologias de encriptação

Na área da encriptação, a encriptação homomórfica (FHE), a prova de conhecimento zero (ZK) e a computação segura multiparte (MPC) são três tecnologias de encriptação importantes. Embora todas elas se dediquem a proteger a privacidade e segurança dos dados, existem diferenças significativas em termos de cenários de aplicação e complexidade técnica. Vamos explorar em profundidade as características e aplicações dessas três tecnologias.

Prova de conhecimento zero(ZK)

O núcleo da tecnologia ZK está em "provar sem revelar". Ela permite que uma parte ( provador ) prove a outra parte ( verificador ) a veracidade de uma afirmação, sem revelar qualquer informação específica sobre essa afirmação.

Por exemplo, suponha que Alice precise provar ao funcionário da empresa de aluguer de carros, Bob, que tem um bom crédito, mas não quer fornecer extratos bancários detalhados. Neste caso, o "ponto de crédito" fornecido pelo banco ou software de pagamento pode ser considerado uma forma de prova de conhecimento zero. Alice consegue provar que a sua classificação de crédito está dentro dos padrões, sem a necessidade de mostrar informações específicas da conta.

No campo da blockchain, a aplicação da tecnologia ZK é muito ampla. Tomemos como exemplo a criptomoeda anônima Zcash: quando os usuários realizam transferências, precisam provar que possuem moedas suficientes para completar a transação, mantendo a anonimidade. Ao gerar provas ZK, os mineradores podem validar a legitimidade da transação sem conhecer a identidade das duas partes, e adicioná-la à blockchain.

Cálculo Seguro Multilateral(MPC)

A tecnologia MPC foca em "como calcular sem revelar". Ela permite que várias partes envolvidas completem uma tarefa de cálculo em conjunto, sem que nenhuma delas precise revelar seus dados de entrada.

Um cenário típico de aplicação de MPC é calcular o salário médio de várias pessoas, sem revelar o salário específico de cada um. Os participantes podem dividir seus salários em várias partes e trocar algumas informações com os outros. Através da soma dos dados recebidos e da troca novamente, é possível chegar ao valor médio, mas ninguém pode saber o salário exato dos outros.

No campo das encriptação, a tecnologia MPC é utilizada para desenvolver soluções de carteira mais seguras. Por exemplo, algumas plataformas de negociação lançaram carteiras MPC que dividem a chave privada em várias partes, armazenando-as separadamente no telefone do usuário, na nuvem e na bolsa. Esta abordagem aumenta a segurança dos ativos, pois mesmo que o usuário perca o telefone, ainda é possível recuperar o acesso por outros meios.

Totalmente encriptado ( FHE )

A tecnologia FHE foca em resolver a questão "como encriptar para outsourcing". Permite realizar cálculos sobre dados encriptados, sem a necessidade de os descriptografar primeiro. Isso significa que dados sensíveis podem ser entregues a terceiros para processamento enquanto estão encriptados, e os resultados ainda podem ser corretamente descriptografados.

Na aplicação prática, a FHE pode permitir que uma parte sem capacidade computacional suficiente (, como Alice ), entregue os dados encriptados a um terceiro com grande poder de computação (, como Bob ), para processamento. Bob completa os cálculos sem saber o conteúdo dos dados originais e, por fim, Alice pode descriptografar e obter o resultado real.

A FHE tem aplicações importantes nas áreas de computação em nuvem e inteligência artificial. Por exemplo, ao lidar com dados sensíveis, como registos médicos ou informações financeiras pessoais, a FHE pode garantir que os dados permanecem encriptados durante todo o processo de processamento, protegendo a segurança dos dados e cumprindo os requisitos das regulamentações de privacidade.

No campo da blockchain, a tecnologia FHE pode ser utilizada para resolver alguns problemas nos mecanismos de PoS( de prova de participação). Por exemplo, em algumas redes PoS de pequena escala, os nós podem tender a seguir diretamente os resultados de validação dos grandes nós, em vez de validar independentemente cada transação. Ao utilizar FHE, os nós podem completar a validação de blocos sem conhecer as respostas de outros nós, prevenindo assim comportamentos de cópia e aumentando o grau de descentralização da rede.

Da mesma forma, no sistema de votação, o FHE pode prevenir o fenômeno de "followed votes", garantindo que a escolha de cada votante não seja conhecida por outros, enquanto ainda permite calcular com precisão o resultado final.

Comparação técnica

Embora essas três tecnologias tenham como objetivo proteger a privacidade e a segurança dos dados, existem diferenças em seus cenários de aplicação e complexidade técnica:

1. Cenário de aplicação:

   • ZK foca em provar a veracidade de uma afirmação sem revelar informações específicas.
   • MPC permite que várias partes realizem cálculos em conjunto, sem revelar suas respectivas entradas.
   • FHE torna possível realizar cálculos complexos enquanto os dados permanecem emcriptação.

2. Complexidade técnica:

   • A implementação do ZK pode ser muito complexa, exigindo habilidades profundas em matemática e programação.
   • A MPC precisa resolver problemas de sincronização e eficiência de comunicação ao ser implementada, especialmente em situações com múltiplas partes envolvidas.
   • Embora a FHE seja teoricamente atraente, ela enfrenta enormes desafios de eficiência computacional em aplicações práticas.

Estas três tecnologias de encriptação constituem a base importante para a segurança dos dados modernos e a proteção da privacidade. À medida que a tecnologia continua a evoluir e as áreas de aplicação se expandem, elas desempenharão um papel cada vez mais importante na proteção da privacidade pessoal e na promoção da colaboração segura de dados.