Mã hóa đồng cấu hoàn toàn (FHE): Cuộc cách mạng về quyền riêng tư và tính toán

Mã hóa đồng cấu hoàn toàn (FHE) là một công nghệ mã hóa tiên tiến, cho phép thực hiện các phép toán trên dữ liệu đã được mã hóa mà không cần phải giải mã. Khái niệm này được đề xuất lần đầu vào những năm 1970, nhưng chỉ đến năm 2009, công trình đột phá của Craig Gentry mới biến điều này thành khả thi. Cốt lõi của FHE nằm ở tính đồng cấu của nó, tức là các phép toán thực hiện trên bản mã tương đương với việc thực hiện các phép toán tương tự trên bản rõ.

Các đặc điểm chính của FHE bao gồm:

1. Hỗ trợ các phép toán cộng và nhân
2. Khả năng thực hiện số lượng thao tác không giới hạn
3. Cần quản lý tiếng ồn để đảm bảo độ chính xác của tính toán

So với một phần mã hóa đồng cấu (PHE) và một loại mã hóa đồng cấu (SHE), mã hóa đồng cấu hoàn toàn (FHE) cung cấp khả năng tính toán mã hóa toàn diện hơn. Tuy nhiên, FHE cũng phải đối mặt với thách thức về hiệu suất tính toán, việc tính toán trên văn bản mã hóa có thể tốn kém hơn từ hàng nghìn đến hàng triệu lần so với tính toán trên văn bản rõ.

Trong không gian blockchain, FHE được kỳ vọng sẽ trở thành công nghệ quan trọng để giải quyết khả năng mở rộng và bảo vệ quyền riêng tư. Nó có thể chuyển đổi một blockchain minh bạch thành một dạng được mã hóa một phần trong khi vẫn duy trì quyền kiểm soát các hợp đồng thông minh. Một số dự án đang phát triển các máy ảo FHE cho phép các lập trình viên viết mã hợp đồng thông minh thao tác với các nguyên thủy FHE. Cách tiếp cận này không chỉ giải quyết các mối quan tâm về quyền riêng tư mà còn có thể cho phép các ứng dụng như thanh toán tiền điện tử, chơi game, v.v.

FHE còn có thể cải thiện khả năng sử dụng của các dự án riêng tư hiện có thông qua việc truy xuất tin nhắn riêng tư (OMR), giải quyết các vấn đề như độ trễ đồng bộ. Tuy nhiên, FHE bản thân nó không giải quyết trực tiếp vấn đề khả năng mở rộng của blockchain, có thể cần kết hợp với chứng minh không kiến thức (ZKP) để đối phó với thách thức này.

FHE và ZKP là những công nghệ bổ sung, mỗi công nghệ có các kịch bản ứng dụng khác nhau. ZKP cung cấp tính toán có thể xác minh và các thuộc tính không kiến thức, trong khi FHE cho phép tính toán trên dữ liệu được mã hóa mà không để lộ chính dữ liệu. Việc kết hợp cả hai có thể làm tăng thêm độ phức tạp tính toán đáng kể và do đó đòi hỏi sự đánh đổi dựa trên các trường hợp sử dụng cụ thể.

Hiện tại, sự phát triển của FHE chậm hơn ZKP khoảng ba đến bốn năm, nhưng đang nhanh chóng theo kịp. Các dự án FHE thế hệ đầu tiên đã bắt đầu thử nghiệm, mạng chính dự kiến sẽ ra mắt trong thời gian tới. Mặc dù FHE vẫn đối mặt với những thách thức về hiệu suất tính toán và quản lý khóa, nhưng tiềm năng ứng dụng quy mô lớn của nó là rất lớn.

Về thị trường, một số công ty đang phát triển các công nghệ và ứng dụng liên quan đến FHE. Các công ty này bao gồm Arcium, tập trung vào điện toán bí mật, Cysic, cung cấp dịch vụ điện toán ZK, Zama, phát triển các giải pháp FHE, Sunscreen, xây dựng các ứng dụng bảo mật, Octra, đề xuất khái niệm HFHE, Fhenix, phát triển FHE Layer 2, Mind Network, tập trung vào DePIN và AI, và Inco Network, xây dựng Layer 1 của điện toán bí mật. Các công ty này đã nhận được sự hỗ trợ tài chính đáng kể từ các tổ chức đầu tư nổi tiếng, phản ánh mức độ quan tâm cao của thị trường đối với công nghệ FHE.

! Tiến độ và ứng dụng của mã hóa đồng hình hoàn toàn (FHE)

Sự phát triển của mã hóa đồng cấu hoàn toàn (FHE) vẫn đang đối mặt với thách thức từ môi trường pháp lý. Mặc dù quyền riêng tư dữ liệu thường được ủng hộ, nhưng quyền riêng tư tài chính vẫn nằm trong vùng xám của quy định. FHE có tiềm năng tăng cường bảo vệ quyền riêng tư dữ liệu trong khi vẫn duy trì lợi ích xã hội, chẳng hạn như quảng cáo định hướng.

Trong vài năm tới, với sự cải tiến liên tục về lý thuyết, phần mềm, phần cứng và thuật toán, FHE dự kiến sẽ trở nên thực tế hơn và được ứng dụng rộng rãi. Công nghệ này đang chuyển từ giai đoạn nghiên cứu lý thuyết sang giai đoạn ứng dụng thực tế, dự kiến sẽ đạt được những tiến bộ đáng kể trong vòng ba đến năm năm tới, mang lại những thay đổi cách mạng cho lĩnh vực mã hóa.