FHE, ZK та MPC: порівняння трьох технологій шифрування

У сфері шифрування повна гомоморфна шифрація (FHE), нульове знання (ZK) та багаторазове безпечне обчислення (MPC) є трьома важливими технологіями шифрування. Незважаючи на те, що всі вони прагнуть захистити конфіденційність і безпеку даних, існують суттєві відмінності в сценаріях застосування та складності технологій. Давайте детальніше розглянемо характеристики та застосування цих трьох технологій.

Нульові знання (ZK)

Ядро технології ZK полягає в "доказі, але не розкритті". Вона дозволяє одній стороні ( довірителю ) довести іншій стороні ( перевіряючому ) правдивість певного твердження, не розкриваючи жодної конкретної інформації про це твердження.

Наприклад, припустимо, що Алісі потрібно довести співробітнику прокату автомобілів Бобу, що її кредитна історія хороша, але вона не хоче надавати детальні банківські виписки. У цьому випадку "кредитний бал", наданий банком або платіжним програмним забезпеченням, може вважатися формою нульового знання. Аліса може довести, що її кредитний рейтинг відповідає вимогам, не показуючи конкретну інформацію про рахунок.

У сфері блокчейну застосування технології ZK є дуже широким. Наприклад, анонімна криптовалюта Zcash: коли користувачі здійснюють переказ, їм потрібно довести, що вони мають достатньо монет для завершення транзакції, зберігаючи при цьому анонімність. Завдяки генерації ZK-доказів, майнери можуть перевіряти легітимність транзакцій, не знаючи ідентичності обох сторін, і додавати їх до блокчейну.

Багатостороннє шифрування ( MPC )

Технологія MPC зосереджується на "як обчислювати, але не розкривати". Вона дозволяє кільком учасникам спільно виконувати обчислювальні завдання, не вимагаючи від жодної зі сторін розкривати свої вхідні дані.

Типовий сценарій застосування MPC полягає в обчисленні середньої зарплати кількох осіб, але без розкриття конкретної зарплати кожної людини. Учасники можуть розділити свою зарплату на кілька частин і обмінятися частинами даних з іншими. Через підсумовування отриманих даних та повторний обмін, врешті-решт можна отримати середнє значення, але ніхто не зможе дізнатися точну зарплату інших.

У сфері криптовалют шифрування технології використовується для розробки більш безпечних рішень для гаманців. Наприклад, деякі торгові платформи запустили гаманець на основі шифрування, який ділить приватний ключ на кілька частин, які зберігаються на мобільному телефоні користувача, в хмарі та на біржі. Цей підхід підвищує безпеку активів, навіть якщо користувач втратить телефон, він може відновити доступ через інші канали.

Повна гомоморфна шифрування(FHE)

Технологія FHE зосереджується на вирішенні питання "як шифрувати, щоб знаходити аутсорсинг". Вона дозволяє виконувати обчислення над зашифрованими даними, не потребуючи їх попереднього розшифрування. Це означає, що чутливі дані можуть бути передані третьій стороні для обробки в зашифрованому стані, і результати все ще можуть бути правильно розшифровані.

У реальному застосуванні FHE може дозволити стороні з недостатньою обчислювальною потужністю (, такій як Аліса ), передати зашифровані дані потужному третьому боку (, такому як Боб ), для обробки. Боб завершує обчислення, не знаючи вмісту оригінальних даних, а наприкінці Аліса може розшифрувати та отримати реальний результат.

FHE має важливе застосування в областях хмарних обчислень та штучного інтелекту. Наприклад, при обробці чутливих даних, таких як медичні записи або особиста фінансова інформація, FHE може забезпечити збереження даних у зашифрованому стані протягом усього процесу обробки, що захищає безпеку даних і відповідає вимогам законодавства про конфіденційність.

У сфері блокчейну технологія FHE може бути використана для вирішення деяких проблем у механізмах PoS( доказу частки). Наприклад, у деяких малих мережах PoS вузли можуть схилятися до прямого слідування результатам валідації великих вузлів, а не незалежно перевіряти кожну транзакцію. Використовуючи FHE, вузли можуть завершити валідацію блоку, не знаючи відповіді інших вузлів, що запобігає плагіату та підвищує рівень децентралізації мережі.

Також у системі голосування FHE може запобігти явищу "слідкування за голосами", забезпечуючи те, що вибір кожного голосуючого не буде відомий іншим, при цьому все ще точно підраховуючи остаточний результат.

Технічне порівняння

Хоча ці три технології мають на меті захист даних, конфіденційності та безпеки, вони відрізняються за сценаріями застосування та технічною складністю:

1. Сценарії застосування:

   • ZK зосереджується на підтвердженні істинності певного висловлювання без розкриття конкретної інформації.
   • MPC дозволяє кільком сторонам спільно виконувати обчислення, не розкриваючи своїх вхідних даних.
   • FHE дозволяє виконувати складні обчислення в стані шифрування даних.

2. Технічна складність:

   • Реалізація ZK може бути дуже складною, вона потребує глибоких математичних та програмних навичок.
   • MPC потрібно вирішити проблеми синхронізації та комунікаційної ефективності, особливо в умовах участі кількох сторін.
   • Хоча FHE теоретично дуже привабливий, на практиці він стикається з величезними викликами в обчислювальній ефективності.

Ці три види шифрування разом становлять важливу основу сучасної безпеки даних та захисту конфіденційності. З розвитком технологій та розширенням сценаріїв їх використання вони відіграватимуть все більш важливу роль у захисті особистої конфіденційності та сприянні безпечній співпраці з даними.

! [FHE vs ZK vs MPC, у чому саме різниця між трьома технологіями шифрування?] ](https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-a8afc06a0d1893b261415caa9cd92e6a.webp)