FHE, ZK ve MPC: Üç Şifreleme Tekniğinin Karşılaştırması

Kriptografi alanında, homomorfik şifreleme (FHE), sıfır bilgi kanıtı (ZK) ve çok taraflı güvenli hesaplama (MPC) üç önemli şifreleme teknolojisidir. Her ne kadar bu teknolojiler veri gizliliğini ve güvenliğini korumaya odaklansa da, uygulama senaryoları ve teknik karmaşıklık açısından önemli farklılıklar bulunmaktadır. Bu üç teknolojinin özelliklerini ve uygulamalarını derinlemesine inceleyelim.

Sıfır Bilgi Kanıtı(ZK)

ZK teknolojisinin özü "kanıtlayıp ifşa etmemek"tir. Bu, bir taraf ( kanıtlayıcı ) ile diğer taraf ( doğrulayıcı ) arasında bir ifadenin gerçekliğini kanıtlamasına olanak tanır, ancak bu ifadenin herhangi bir belirli bilgisini ifşa etmeden.

Bir örnek verelim, Alice'in kiralık araç şirketi çalışanı Bob'a iyi bir krediye sahip olduğunu kanıtlaması gerekiyor, ancak banka hesap hareketlerini ayrıntılı olarak sunmak istemiyor. Bu durumda, banka veya ödeme yazılımı tarafından sağlanan "kredi puanı" bir tür sıfır bilgi kanıtı olarak görülebilir. Alice, belirli hesap bilgilerini göstermeden kredi puanının yeterli olduğunu kanıtlayabilir.

Blok zinciri alanında, ZK teknolojisinin uygulaması son derece yaygındır. Anonim şifreleme parası Zcash örneğinde olduğu gibi: Kullanıcılar para transferi yaptıklarında, işlemi tamamlamak için yeterli paraya sahip olduklarını kanıtlamak zorundadırlar ve aynı zamanda anonim kalmalıdırlar. ZK kanıtı oluşturarak, madenciler işlem taraflarının kimliğini bilmeden işlemin geçerliliğini doğrulayabilir ve bunu blok zincirine ekleyebilirler.

Çok taraflı güvenli hesaplama ( MPC )

MPC teknolojisi "nasıl hesaplama yapılır ama sızdırılmaz" konusuna odaklanmaktadır. Bu, birden fazla katılımcının hesaplama görevini tamamlamasını sağlar, herhangi bir tarafın kendi girdi verilerini açıklamasına gerek kalmadan.

Tipik bir MPC uygulama senaryosu, birden fazla kişinin ortalama maaşını hesaplamak, ancak herkesin belirli maaşlarını ifşa etmemektir. Katılımcılar maaşlarını birkaç parçaya bölebilir ve diğerleriyle kısmi verileri değiştirebilirler. Alınan veriler toplanarak ve tekrar değiştirilerek, nihayetinde ortalama değer elde edilebilir, ancak hiç kimse diğerlerinin kesin maaşını bilemez.

Kripto para alanında, MPC teknolojisi daha güvenli cüzdan çözümleri geliştirmek için kullanılmaktadır. Örneğin, bazı ticaret platformları tarafından sunulan MPC cüzdanları, özel anahtarları birden fazla parçaya böler ve bunları kullanıcıların telefonlarında, bulutta ve borsada ayrı ayrı saklar. Bu yöntem, varlıkların güvenliğini artırır; kullanıcı telefonunu kaybetse bile, diğer kanallar aracılığıyla erişim yetkisini geri kazanabilir.

Tam Homomorfik Şifreleme ( FHE )

FHE teknolojisi, "nasıl şifreleme yaparak dış kaynak bulabilirim" sorununu çözmeye odaklanmaktadır. Şifrelenmiş veriler üzerinde işlem yapmaya olanak tanır, öncelikle şifrelenmiş verileri çözmeye gerek kalmadan. Bu, hassas verilerin şifreli durumda üçüncü taraflara işlenmesi için verilebileceği ve sonuçların hala doğru bir şekilde çözülebileceği anlamına gelir.

Gerçek uygulamalarda, FHE yeterli hesaplama gücüne sahip olmayan bir tarafın ( Alice) tarafından şifrelenmiş verileri güçlü hesaplama gücüne sahip bir üçüncü tarafa ( Bob) işlenmesi için verebilmesini sağlar. Bob, orijinal veri içeriğini bilmeden hesaplamayı tamamlar, en sonunda Alice gerçek sonucu çözebilir.

FHE'nin bulut bilişim ve yapay zeka alanında önemli uygulamaları vardır. Örneğin, tıbbi kayıtlar veya kişisel finans bilgileri gibi hassas verilerin işlenmesinde, FHE verilerin işlem sürecinin tamamında şifrelenmiş durumda kalmasını sağlayarak hem veri güvenliğini korur hem de gizlilik düzenlemelerine uygunluk sağlar.

Blockchain alanında, FHE teknolojisi bazı PoS( hak kanıtı) mekanizmalarındaki sorunları çözmek için kullanılabilir. Örneğin, bazı küçük PoS ağlarında, düğümler büyük düğümlerin doğrulama sonuçlarını doğrudan takip etme eğiliminde olabilirler, her bir işlemi bağımsız olarak doğrulamak yerine. FHE kullanarak, düğümlerin diğer düğümlerin cevaplarını bilmeden blok doğrulaması yapmalarını sağlamak mümkün olabilir ki bu da kopyalamayı önler ve ağın merkezsizlik derecesini artırır.

Aynı şekilde, oy verme sisteminde, FHE "oy takip" olgusunu önleyebilir, her bir oy verenin seçiminin başkaları tarafından bilinmesini engellerken, nihai sonucu doğru bir şekilde hesaplamaya devam edebilir.

Teknik Karşılaştırma

Her ne kadar bu üç teknoloji veri gizliliğini ve güvenliğini korumayı amaçlıyor olsa da, uygulama senaryoları ve teknik karmaşıklık açısından farklılık göstermektedir:

1. Uygulama Senaryosu:

   • ZK, belirli bir ifadenin doğruluğunu kanıtlamaya odaklanır, belirli bilgileri ifşa etmeden.
   • MPC, tarafların kendi girdilerini ifşa etmeden birlikte hesaplama yapmalarına olanak tanır.
   • FHE, verilerin şifreleme durumunu korurken karmaşık hesaplamalar yapmayı mümkün kılar.

2. Teknik karmaşıklık:

   • ZK'nin uygulanması oldukça karmaşık olabilir, derin matematik ve programlama becerileri gerektirir.
   • MPC'nin uygulanmasında senkronizasyon ve iletişim verimliliği sorunlarının çözülmesi gerekmektedir, özellikle birden fazla tarafın katılımı durumunda.
   • FHE teorik olarak oldukça çekici olmasına rağmen, pratik uygulamalarda hesaplama verimliliği açısından büyük zorluklarla karşı karşıyadır.

Bu üç şifreleme teknolojisi, modern veri güvenliği ve gizliliğini korumanın önemli temellerini oluşturmaktadır. Teknolojinin sürekli gelişimi ve uygulama senaryolarının genişlemesiyle, bunlar kişisel gizliliği korumada ve güvenli veri işbirliğini teşvik etmede giderek daha önemli bir rol oynayacaktır.