Технология FHE: будущее вычислений с защитой конфиденциальности и исследование применения Блокчейн

robot
Генерация тезисов в процессе

FHE: Будущее вычислений с сохранением конфиденциальности

FHE( полное гомоморфное шифрование ) — это передовая технология шифрования, которая позволяет выполнять вычисления непосредственно на зашифрованных данных, обеспечивая обработку данных при защите конфиденциальности. FHE имеет множество потенциальных областей применения, особенно в области обработки и анализа данных, требующих защиты конфиденциальности, таких как финансы, здравоохранение, облачные вычисления, машинное обучение, системы голосования, Интернет вещей, защита конфиденциальности в блокчейне и т. д. Тем не менее, коммерциализация FHE все еще требует времени, основными препятствиями являются огромные вычислительные и памятьевые затраты, вызванные его алгоритмом, а также плохая масштабируемость.

! Gate Ventures Research: FHE, надевание плаща-невидимки Гарри Поттера

Основные принципы

Суть FHE заключается в выполнении вычислений над зашифрованными данными и получении зашифрованного результата, который после расшифровки совпадает с результатом вычислений над открытым текстом. Для достижения этой цели FHE использует многочлены для сокрытия оригинальной информации, поскольку многочлены могут быть преобразованы в линейные алгебраические задачи и задачи векторных вычислений, что облегчает параллельные вычисления и другие оптимизации современными компьютерами.

Основной процесс шифрования FHE включает в себя:

  • Выберите многочлен ключа
  • Генерация случайного многочлена
  • Генерировать маленький "ошибочный" многочлен
  • Защитите открытый текст, объединив его с вышеуказанным многочленом.

Чтобы предотвратить взлом с помощью повторного анализа, FHE вводит шум. Однако шум будет накапливаться в процессе вычислений, что в конечном итоге может привести к невозможности корректной расшифровки. Для решения этой проблемы FHE использует несколько технологий:

  • Ключевое переключение: сжимает размер зашифрованного текста, но вводит небольшое количество шума
  • Переключение модуля: снижение шума за счет изменения модуля
  • Bootstrap: сбрасывает шум до начального уровня, но вычислительные затраты очень высоки.

В настоящее время основные схемы FHE основаны на технологии Bootstrap, включая BGV, BFV, CKKS и т.д. Эти схемы имеют свои преимущества в арифметических и булевых схемах.

Gate Ventures Исследовательский институт: FHE, одетый в мантии невидимости Гарри Поттера

Проблемы, с которыми сталкивается FHE

Основная проблема FHE заключается в его огромных вычислительных затратах. По сравнению с обычными вычислениями, версия FHE может потребовать до 500 миллионов раз больше вычислительных ресурсов для выполнения тех же самых операций. Чтобы улучшить производительность FHE, DARPA США запустила программу Dprive с целью увеличить скорость вычислений FHE до 1/10 от обычных вычислений. Программа в основном сосредоточена на следующих аспектах:

  • Увеличить разрядность процессора
  • Построение специализированных ASIC процессоров
  • Построение параллельной архитектуры MIMD

Хотя план Dprive скоро истечет, похоже, что прогресс идет медленно, и он еще не достиг ожидаемой цели. Как и в случае с технологией ZK, внедрение FHE также сталкивается с аппаратными ограничениями.

Тем не менее, в долгосрочной перспективе технология FHE по-прежнему имеет уникальную ценность, особенно в области защиты конфиденциальности чувствительных данных. Для ключевых чувствительных данных в таких областях, как военное дело, медицина и финансы, FHE может раскрыть потенциал технологий, таких как ИИ, одновременно защищая конфиденциальность. В постквантовую эпоху такая безопасность особенно важна.

Gate Ventures Исследовательский институт: FHE, облаченный в плащ-невидимку Гарри Поттера

Слияние блокчейна

В области блокчейна FHE в основном используется для защиты конфиденциальности данных, направления применения включают конфиденциальность в цепочке, конфиденциальность данных для обучения ИИ, конфиденциальность голосования в цепочке, проверку конфиденциальных транзакций и т. д. FHE также рассматривается как одно из потенциальных решений проблемы MEV в цепочке.

Тем не менее, FHE также сталкивается с некоторыми проблемами. Полное шифрование транзакций может устранить положительный эффект, связанный с MEV. Кроме того, выполнение FHE на виртуальной машине значительно увеличивает требования к узлам и существенно снижает пропускную способность сети.

Gate Ventures Исследовательский институт: FHE, одетый в мантию-невидимку Гарри Поттера

Основные проекты

На данный момент основные проекты в области FHE включают:

  • Zama: на основе схемы TFHE создана достаточно развитая стек разработок FHE
  • Fhenix: построение Optimism Layer 2 с приоритетом на конфиденциальность
  • Privasea: использование FHE для вычислений данных LLM
  • Inco Network: Сборка FHE уровня 1
  • Arcium: интеграция криптографических технологий, таких как FHE, MPC и ZK
  • Mind Network: Решение проблем безопасности уровня консенсуса с помощью архитектуры подсети FHE
  • Octra: использование технологии гиперграфов для реализации FHE, создание нового языка смарт-контрактов и протокола консенсуса

Gate Ventures Исследовательский институт: FHE, облаченный в невидимую мантию Гарри Поттера

Gate Ventures Исследовательский Институт: FHE, надевший плащ-невидимку Гарри Поттера

! Исследование Gate Ventures: FHE, надевание плаща из Гарри Поттера

Gate Ventures Исследовательский институт: FHE, одетый в невидимую мантию Гарри Поттера

Gate Ventures Исследовательский институт: FHE, облаченный в мантию невидимости Гарри Поттера

Будущее

Технология FHE все еще находится на ранней стадии, и ее текущее состояние развития уступает технологии ZK. Основные ограничивающие факторы включают высокие затраты, большую сложность реализации и неясные перспективы коммерциализации. С увеличением внимания крипто VC к FHE ожидается, что в эту область поступит больше средств и проектов.

Внедрение FHE-чипов является одним из ключевых условий их коммерциализации. В настоящее время несколько производителей, таких как Intel, Chain Reaction, Optalysys, исследуют это направление. Несмотря на множество технических препятствий, FHE, как технология с большим потенциалом и явным спросом, имеет возможность привести к глубоким изменениям в таких отраслях, как оборона, финансы, медицина, высвобождая огромный потенциал сочетания конфиденциальных данных с будущими квантовыми алгоритмами.

Gate Ventures研究院:FHE, облаченный в плащ-невидимку Гарри Поттера

Посмотреть Оригинал
This page may contain third-party content, which is provided for information purposes only (not representations/warranties) and should not be considered as an endorsement of its views by Gate, nor as financial or professional advice. See Disclaimer for details.
  • Награда
  • 6
  • Поделиться
комментарий
0/400
rugpull_ptsdvip
· 07-07 22:11
Снова раздувают концепцию, брат.
Посмотреть ОригиналОтветить0
BlockDetectivevip
· 07-07 21:41
Снова видим вычисления конфиденциальности!
Посмотреть ОригиналОтветить0
YieldHuntervip
· 07-04 23:12
мех... технически всё верно, но метрики ROI выглядят подозрительно прямо сейчас
Посмотреть ОригиналОтветить0
WalletDetectivevip
· 07-04 23:08
Эта вещь действительно полезна?
Посмотреть ОригиналОтветить0
WhaleWatchervip
· 07-04 23:06
Убежище в эпоху постквантовых технологий?
Посмотреть ОригиналОтветить0
NftPhilanthropistvip
· 07-04 22:54
*настраивает крипто-монокль* он мог бы революционизировать верификацию воздействия, если честно
Посмотреть ОригиналОтветить0
  • Закрепить