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

No campo da encriptação, a encriptação totalmente homomórfica (FHE), a prova de zero conhecimento (ZK) e o cálculo seguro multiparte (MPC) são três tecnologias avançadas que têm atraído muita atenção. Embora todas se dediquem à proteção da privacidade e segurança dos dados, existem diferenças significativas em termos de cenários de aplicação específicos e características técnicas. Este artigo irá comparar profundamente essas três tecnologias, ajudando os leitores a compreender melhor suas singularidades.

Prova de Conhecimento Zero(ZK): provar sem revelar

A essência da tecnologia de provas de conhecimento zero está em: como verificar a veracidade de uma declaração sem revelar qualquer informação específica. Esta tecnologia é baseada em uma sólida fundação de encriptação.

Tomando o aluguel de carros como exemplo, suponha que Alice deseja provar ao funcionário da empresa de aluguel de carros, Bob, que sua situação de crédito é boa, mas não quer fornecer detalhes do extrato bancário. Nesse caso, a "pontuação de crédito" fornecida por um banco ou software de pagamento pode ser vista como uma forma de prova de conhecimento zero. Alice pode provar que sua pontuação de crédito está dentro dos padrões, sem precisar divulgar detalhes de conta.

Em aplicações de blockchain, um caso típico da tecnologia ZK são as moedas anônimas. Quando os usuários realizam transferências, eles precisam manter o anonimato e ao mesmo tempo provar que possuem moedas suficientes para realizar a transação (, a fim de evitar a duplicação de gastos ). Ao gerar provas ZK, os mineradores podem validar a legalidade da transação e adicioná-la à cadeia sem conhecer a identidade do comerciante.

Computação Segura Multi-Party (MPC): Cálculo conjunto sem divulgação

A tecnologia de computação segura multipartidária visa resolver como permitir que múltiplas partes participantes realizem cálculos conjuntos de forma segura, sem revelar informações sensíveis.

Um cenário clássico de aplicação de MPC é: Alice, Bob e Carol querem calcular o seu salário médio, mas não querem revelar uns aos outros os seus salários específicos. O MPC permite que eles, através de operações matemáticas complexas, cheguem ao valor médio, sem divulgar qualquer informação salarial pessoal.

No campo das encriptações, a tecnologia MPC é amplamente utilizada na segurança das carteiras. Algumas plataformas de negociação lançaram carteiras MPC, que armazenam a chave privada distribuída em vários locais, como o telefone do usuário, na nuvem e nas exchanges. Este método não só aumenta a segurança, mas também melhora a recuperabilidade da chave privada. Mesmo que o usuário perca o telefone, ainda é possível reconstruir a chave privada através de outras partes.

Encriptação Homomórfica Total ( FHE ): Cálculo em estado de encriptação

A questão que a tecnologia de encriptação homomórfica resolve é: como encriptar dados sensíveis de modo que um terceiro possa realizar cálculos sobre eles sem decriptá-los, e os resultados dos cálculos ainda possam ser corretamente decriptados pelo proprietário dos dados originais.

Um cenário típico de aplicação do FHE é o processamento de dados sensíveis em ambientes de computação em nuvem. Por exemplo, instituições de saúde podem fazer upload de dados de prontuários médicos encriptados para servidores em nuvem, que podem realizar análises de dados sem descriptografar, e por fim retornar os resultados das análises encriptados para as instituições de saúde. Isso não apenas protege a privacidade dos pacientes, mas também cumpre os requisitos regulatórios relacionados.

No campo da blockchain, a tecnologia FHE pode ser utilizada para resolver alguns problemas nas redes de PoS( de Prova de Participação). Por exemplo, em algumas redes de PoS de menor dimensão, os nós podem tender a simplesmente seguir os resultados de validação dos grandes nós, em vez de validar independentemente cada transação. Ao aplicar a tecnologia FHE, os nós podem completar a validação de blocos sem conhecer as respostas dos outros nós, aumentando assim o grau de descentralização da rede.

Comparação da Complexidade Técnica

Estas três tecnologias também apresentam diferenças em termos de dificuldade de implementação:

• Embora ZK seja teoricamente poderoso, projetar protocolos que sejam eficazes e fáceis de implementar geralmente requer um profundo conhecimento em matemática e programação.
• A MPC na aplicação prática precisa resolver problemas de coordenação entre múltiplas partes e eficiência de comunicação, especialmente quando há muitos participantes, o custo pode ser muito alto.
• Embora o conceito de FHE seja atraente, seus complexos algoritmos de encriptação resultam em uma eficiência computacional relativamente baixa em aplicações práticas, o que continua a ser seu principal gargalo.

Conclusão

Com o aprofundamento contínuo da digitalização, os desafios à segurança dos dados e à proteção da privacidade pessoal tornam-se cada vez mais severos. As três avançadas encriptações ZK, MPC e FHE fornecem-nos ferramentas poderosas para enfrentar esses desafios. Elas desempenham papéis importantes em diferentes cenários, construindo conjuntamente uma linha de defesa segura no mundo digital.