O surgimento da tecnologia de encriptação totalmente homomórfica: estado ecológico e oportunidades de desenvolvimento

A tecnologia de encriptação desempenha um papel importante no progresso da civilização humana, sendo indispensável, especialmente na área da segurança da informação e da proteção da privacidade. Ela oferece proteção para a transmissão e o armazenamento de dados em vários setores, e o seu sistema de chaves públicas e privadas de encriptação assimétrica, assim como as funções de hash, são a base do nascimento do Bitcoin, dando início a uma nova era do blockchain.

Com o desenvolvimento da indústria de blockchain, uma série de tecnologias criptográficas de ponta têm surgido, entre as quais as provas de conhecimento zero, a computação multipartidária e a encriptação totalmente homomórfica se destacam. Estas tecnologias estão amplamente aplicadas em vários cenários, como a combinação de provas de conhecimento zero com Rollup para resolver o problema da escalabilidade do blockchain, e a computação multipartidária impulsionando aplicações em larga escala de entradas de usuários. A encriptação totalmente homomórfica, como uma importante quebra na criptografia, permite realizar cálculos arbitrários em dados encriptados sem a necessidade de os descriptografar, trazendo novas possibilidades para vários campos.

encriptação totalmente homomórfica

A encriptação totalmente homomórfica ( FHE ) permite que cálculos e operações sejam realizados sobre dados encriptados, sendo que essas operações podem ser mapeadas diretamente para os dados em texto claro, mantendo as propriedades matemáticas dos dados encriptados inalteradas. A FHE suporta um número infinito de cálculos e operações sobre dados encriptados.

Embora os princípios matemáticos da FHE sejam complexos, seu fluxo básico pode ser resumido em: gerar chaves, encriptar dados, realizar cálculos homomórficos e decryptar resultados. Na prática, a gestão da chave de decriptação é de extrema importância. Para blockchain, a introdução de computação segura multipartidária com limiar é uma escolha promissora, que pode aumentar a segurança da gestão de chaves e reduzir o risco de ponto único.

fhEVM: infraestrutura de encriptação totalmente homomórfica

Para aplicar FHE na blockchain, a maneira ideal é encapsulá-lo como uma biblioteca de código de contrato inteligente. Isso requer que a máquina virtual suporte as complexas operações matemáticas necessárias para FHE. A EVM tornou-se a escolha preferida para implementar FHE, e a fhEVM da Zama é uma EVM totalmente homomórfica que suporta a implementação de cálculos de privacidade em Solidity.

As características principais do fhEVM incluem:

• Suporte a operações FHE através de contratos pré-compilados
• Criar áreas de memória e armazenamento EVM específicas para encriptação totalmente homomórfica
• Mecanismo de descriptografia baseado em protocolo de limiar distribuído
• Biblioteca de contratos Solidity que reduz o nível de entrada para desenvolvedores

FHE-Rollups: Construindo o ecossistema FHE

fhEVM precisa depender da arquitetura de cadeia pública ou de soluções Layer2/Layer3. Fhenix, como pioneiro, explora a combinação de fhEVM com a tecnologia Rollup, construindo uma solução Layer2 do tipo FHE-Rollups.

A pilha de tecnologia da Fhenix inclui:

• Variedades de prova de fraude do Arbitrum Nitro
• Biblioteca central fheOS
• Rede de Serviços com Limite (TSN)

A Fhenix lançou a primeira versão pública Frontier, que oferece uma biblioteca de códigos de contratos inteligentes, API Solidity, cadeia de ferramentas de desenvolvimento, entre outros.

Coprocessadores FHE: Solução FHE跨链

Fhenix introduz o módulo Relay, permitindo que várias blockchains e redes Layer2/3 acessem a funcionalidade FHE. Para superar o problema do longo período de desafio de prova, Fhenix colabora com a EigenLayer, aumentando a eficiência dos Coprocessadores FHE através do mecanismo de Restaking.

O fluxo de utilização dos Coprocessadores FHE é simples e claro, incluindo etapas como chamada, enfileiramento de pedidos, encaminhamento, execução, decriptação e retorno de resultados.

Perspectivas de Aplicação da encriptação totalmente homomórfica

A criptografia homomórfica (FHE) apresenta amplas perspectivas de aplicação em áreas como jogos em cadeia completa, DeFi e IA:

• Jogos de cadeia completa: proteger a privacidade dos jogadores, prevenir manipulação em tempo real
• DeFi/MEV: proteger dados sensíveis, reduzir o risco de MEV
• AI: Proteger dados pessoais de privacidade para treinamento de modelos

Visão geral do ecossistema FHE

Além da Zama e da Fhenix, há vários outros projetos notáveis no ecossistema FHE:

• Protetor solar: compilador FHE desenvolvido internamente
• Mind Network: Rede FHE combinada com EigenLayer
• PADO Labs: rede computacional que integra ZKP e Criptografia homomórfica
• Arcium: rede de computação confidencial paralela
• Inco Network: otimização do cálculo de FHE no Layer 1
• Tratamento: FHE Layer3 do ecossistema Shiba
• octra: suporta redes FHE com ambientes de execução isolados
• BasedAI: Introduzir a funcionalidade FHE para LLM
• Encifher: Focado em projetos de FHEML
• Privasea: Rede FHE voltada para a área de IA

Organizações sem fins lucrativos como FHE.org e FHE Onchain oferecem recursos para pesquisa acadêmica e disseminação de educação.

A tecnologia FHE tem um futuro promissor, com a expectativa de trazer inovações e avanços em vários campos. Com o desenvolvimento de projetos como o Fhenix, o FHE trará novas possibilidades para aplicações em blockchain.