全同態加密技術的發展與應用

全同態加密(FHE)是一種先進的加密方式,允許在不解密的情況下對加密數據進行計算。這一概念最早在20世紀70年代被提出,但長期以來難以實現。2009年,Craig Gentry的突破性工作展示了在加密數據上進行任意計算的可能性,推動了FHE的發展。

FHE的核心特性包括同態性、噪聲管理和支持無限操作。同態性意味着對密文的加法或乘法操作等同於對明文進行相同操作。噪聲管理對於保持計算準確性至關重要。與部分同態加密和某種同態加密相比,FHE支持無限次的加法和乘法運算。

在區塊鏈領域,FHE被視爲解決可擴展性和隱私保護問題的關鍵技術。它可以將完全透明的區塊鏈轉變爲部分加密形式,同時保留智能合約的控制。FHE還可以改善隱私項目的可用性,如通過隱私消息檢索(OMR)解決錢包同步問題。

FHE與零知識證明(ZKP)是互補的技術。ZKP提供可驗證的計算和零知識屬性,而FHE則允許在不暴露數據本身的情況下對加密數據進行計算。將兩者結合可能會帶來顯著的計算復雜性增加。

目前,FHE的發展大約落後於ZKP三到四年,但正在迅速趕上。第一代FHE項目已開始測試,主網預計將在今年晚些時候上線。盡管FHE仍然比ZKP計算開銷更高,但其大規模採用的潛力巨大。

FHE的應用面臨一些挑戰,包括計算效率和密鑰管理。自舉操作的計算密集性正通過算法改進和工程優化得到緩解。密鑰管理,特別是在需要閾值密鑰管理的項目中,仍需進一步發展以克服單點故障問題。

多家公司和項目正在FHE領域展開競爭。一些值得關注的包括:

1. Arcium: 前身爲Elusiv,是Solana上的DePIN網路,提供並行機密計算。

2. Cysic: 專注於實時生成和驗證零知識證明的硬件加速。

3. Zama: 開發FHE解決方案用於區塊鏈和AI,提供TFHE-re庫、Concrete編譯器等工具。

4. Sunscreen: 幫助工程師使用FHE構建和部署私密應用,開源了FHE編譯器。

5. Octra: 提出HFHE(同態全同態加密)概念的FHE區塊鏈網路。

6. Fhenix: 由FHE Rollups支持的以太坊Layer,實現鏈上機密智能合約。

7. Mind Network: 用於DePIN和AI的FHE重質押層,旨在實現端到端加密互聯網。

8. Inco Network: 模塊化機密計算Layer 1區塊鏈和Web3通用隱私層。

FHE的法規環境在不同地區各不相同。盡管數據隱私普遍受到支持,金融隱私仍是一個灰色地帶。FHE有潛力增強數據隱私,同時保持社會效益。

未來幾年,隨着理論、軟件、硬件和算法的持續改進,FHE有望變得更加實用。它正從理論研究過渡到實際應用階段,預計在3-5年內會取得顯著進展。FHE有望推動加密生態系統中各類創新應用的發展,解決區塊鏈可擴展性和隱私保護的關鍵問題。