Mã hóa đồng cấu hoàn toàn: sự phát triển và ứng dụng của công nghệ

Mã hóa đồng cấu hoàn toàn(FHE) là một phương pháp mã hóa tiên tiến, cho phép thực hiện tính toán trên dữ liệu đã mã hóa mà không cần giải mã. Khái niệm này lần đầu tiên được đưa ra vào những năm 70 của thế kỷ 20, nhưng lâu nay khó có thể thực hiện. Năm 2009, công trình đột phá của Craig Gentry đã chứng minh khả năng thực hiện các tính toán tùy ý trên dữ liệu đã mã hóa, thúc đẩy sự phát triển của FHE.

Các đặc điểm cốt lõi của FHE bao gồm tính đồng cấu, quản lý tiếng ồn và hỗ trợ các phép toán vô hạn. Tính đồng cấu có nghĩa là các phép toán cộng hoặc nhân trên văn bản mã hóa tương đương với các phép toán tương tự trên văn bản rõ. Quản lý tiếng ồn là rất quan trọng để duy trì độ chính xác của tính toán. So với mã hóa đồng cấu một phần và một số loại mã hóa đồng cấu, FHE hỗ trợ vô hạn các phép toán cộng và nhân.

Trong lĩnh vực blockchain, FHE được coi là công nghệ then chốt để giải quyết các vấn đề về khả năng mở rộng và bảo vệ quyền riêng tư. Nó có thể chuyển đổi blockchain hoàn toàn minh bạch thành dạng mã hóa một phần, đồng thời giữ lại quyền kiểm soát của hợp đồng thông minh. FHE cũng có thể cải thiện khả năng sử dụng của các dự án quyền riêng tư, chẳng hạn như giải quyết vấn đề đồng bộ ví thông qua việc truy xuất tin nhắn riêng tư (OMR).

FHE và chứng minh không kiến thức ( ZKP ) là những công nghệ bổ sung cho nhau. ZKP cung cấp tính toán có thể xác minh và thuộc tính không kiến thức, trong khi FHE cho phép tính toán dữ liệu mã hóa mà không tiết lộ chính dữ liệu. Kết hợp cả hai có thể mang lại sự gia tăng đáng kể về độ phức tạp tính toán.

Hiện tại, sự phát triển của mã hóa đồng cấu hoàn toàn (FHE) chậm hơn khoảng ba đến bốn năm so với chứng minh không kiến thức (ZKP), nhưng đang nhanh chóng theo kịp. Các dự án FHE thế hệ đầu tiên đã bắt đầu thử nghiệm, và mạng chính dự kiến sẽ được ra mắt vào cuối năm nay. Mặc dù FHE vẫn có chi phí tính toán cao hơn ZKP, nhưng tiềm năng áp dụng quy mô lớn của nó là rất lớn.

Các ứng dụng của FHE đang đối mặt với một số thách thức, bao gồm hiệu suất tính toán và quản lý khóa. Tính toán của các hoạt động tự khởi động đang được cải thiện thông qua việc cải tiến thuật toán và tối ưu hóa kỹ thuật. Quản lý khóa, đặc biệt là trong các dự án yêu cầu quản lý khóa ngưỡng, vẫn cần phát triển thêm để vượt qua vấn đề điểm lỗi duy nhất.

Nhiều công ty và dự án đang cạnh tranh trong lĩnh vực FHE. Một số đáng chú ý bao gồm:

1. Arcium: Tiền thân là Elusiv, là mạng DePIN trên Solana, cung cấp tính toán bí mật song song.

2. Cysic: Tập trung vào việc tạo ra và xác minh chứng minh không kiến thức theo thời gian thực với tăng tốc phần cứng.

3. Zama: Phát triển giải pháp FHE cho blockchain và AI, cung cấp thư viện TFHE-re, bộ biên dịch Concrete và các công cụ khác.

4. Kem chống nắng: Giúp các kỹ sư sử dụng mã hóa đồng cấu hoàn toàn để xây dựng và triển khai ứng dụng riêng tư, mã nguồn mở trình biên dịch mã hóa đồng cấu.

5. Octra: Đề xuất mạng blockchain FHE với khái niệm đồng cấu hoàn toàn mã hóa HFHE( ).

6. Fhenix: Layer 2 Ethereum được hỗ trợ bởi FHE Rollups, thực hiện hợp đồng thông minh bí mật trên chuỗi.

7. Mạng Tâm: Lớp tái ký quỹ FHE cho DePIN và AI, nhằm mục đích đạt được Internet mã hóa đầu cuối.

8. Inco Network: Blockchain Layer 1 tính toán bí mật mô-đun và lớp quyền riêng tư Web3.

Môi trường quy định của FHE khác nhau ở các khu vực khác nhau. Mặc dù quyền riêng tư dữ liệu được hỗ trợ rộng rãi, quyền riêng tư tài chính vẫn là một vùng xám. FHE có tiềm năng tăng cường quyền riêng tư dữ liệu, đồng thời duy trì lợi ích xã hội.

Trong vài năm tới, với sự cải tiến liên tục của lý thuyết, phần mềm, phần cứng và thuật toán, FHE dự kiến sẽ trở nên thực tế hơn. Nó đang chuyển từ nghiên cứu lý thuyết sang giai đoạn ứng dụng thực tế, dự kiến sẽ đạt được tiến triển đáng kể trong 3-5 năm tới. FHE hy vọng sẽ thúc đẩy sự phát triển của các ứng dụng đổi mới trong hệ sinh thái mã hóa, giải quyết các vấn đề quan trọng về khả năng mở rộng và bảo vệ quyền riêng tư của blockchain.