Mã hóa đồng cấu hoàn toàn(FHE)phát triển và ứng dụng
Mã hóa đồng cấu hoàn toàn(FHE) có khái niệm có thể bắt nguồn từ những năm 1970, nhưng lâu nay vẫn khó thực hiện. Ý tưởng cốt lõi là mã hóa dữ liệu và thực hiện tính toán mà không cần giải mã. Ban đầu chỉ có thể thực hiện các phép toán cộng, trừ, nhân, chia đơn giản trên dữ liệu đã mã hóa, được gọi là mã hóa đồng cấu một phần. Năm 2009, Craig Gentry đã đạt được những tiến bộ đột phá, chứng minh khả năng thực hiện bất kỳ phép toán nào trên dữ liệu đã mã hóa, từ đó thúc đẩy sự phát triển của mã hóa đồng cấu hoàn toàn.
FHE là một công nghệ mã hóa tiên tiến, cho phép thực hiện tính toán trên dữ liệu mã hóa mà không cần giải mã. Điều này có nghĩa là có thể thao tác trên dữ liệu được mã hóa ( và tạo ra kết quả mã hóa, sau khi giải mã, kết quả này sẽ tương đương với kết quả của việc thực hiện cùng một thao tác trên dữ liệu không mã hóa ).
Mã hóa đồng cấu hoàn toàn của các đặc điểm chính
Mã hóa đồng cấu
Phép cộng: Thực hiện phép cộng trên văn bản mã hóa tương đương với thực hiện phép cộng trên văn bản rõ.
E(a + b) = E(a) + E(b)
Nhân: Thực hiện phép nhân trên văn bản mã hóa tương đương với thực hiện phép nhân trên văn bản rõ.
E(a×b)=E(a)×E(b)
Quản lý tiếng ồn: Khi mã hóa FHE, tiếng ồn sẽ được thêm vào văn bản mật mã để đảm bảo tính bảo mật. Tuy nhiên, sau mỗi thao tác, tiếng ồn sẽ tăng lên, vì vậy việc quản lý và giảm thiểu tiếng ồn là rất quan trọng, nếu không có thể dẫn đến tính toán không chính xác hoặc thất bại.
Hoạt động vô hạn: Khác với một số Mã hóa đồng cấu (PHE) và một loại Mã hóa đồng cấu (SHE), FHE hỗ trợ phép cộng và phép nhân vô hạn lần, có thể thực hiện bất kỳ loại tính toán nào trên dữ liệu đã mã hóa.
Nói một cách chính xác, mã hóa đồng cấu hoàn toàn là một trường hợp đặc biệt của mã hóa đồng cấu. Mã hóa đồng cấu có nghĩa là thực hiện các phép toán cộng hoặc nhân trên bản mã tương đương với việc thực hiện các phép toán tương tự trên bản rõ:
E(a + b) = E(a) + E(b)
E(a×b)=E(a)×E(b)
Ở đây a và E(a), b và E(b) có thể được coi là tương đương. Nhưng cần lưu ý hai thách thức quan trọng:
Tính tương đương giữa văn bản rõ và văn bản mã hóa liên quan đến việc thêm tiếng ồn vào văn bản rõ trước khi hoạt động để có được văn bản mã hóa. Nếu tiếng ồn gây ra sai lệch lớn, tính toán có thể thất bại. Do đó, việc kiểm soát tiếng ồn là rất quan trọng đối với các thuật toán khác nhau.
Chi phí cho phép cộng và phép nhân là rất lớn. Tính toán trên văn bản mã hóa có thể mất từ 10,000 đến 1,000,000 lần so với tính toán trên văn bản rõ. Chỉ khi có thể thực hiện phép cộng và phép nhân vô hạn trên văn bản mã hóa thì mã hóa đồng cấu hoàn toàn mới được thực hiện.
Theo mức độ thực hiện, mã hóa đồng cấu có thể được chia thành các loại sau:
Mã hóa đồng cấu một phần ( PHE ): hỗ trợ một phép toán ( cộng hoặc nhân ) vô hạn lần. Ví dụ, RSA là đồng cấu một phần trong khía cạnh nhân.
Một loại Mã hóa đồng cấu ( SHE ): hỗ trợ một số lần phép cộng và phép nhân hạn chế. Phù hợp cho các ứng dụng cụ thể chỉ cần một số thao tác nhỏ.
Mã hóa đồng cấu hoàn toàn(FHE): Hỗ trợ phép cộng và phép nhân vô hạn, cho phép thực hiện bất kỳ phép toán nào trên dữ liệu đã mã hóa. Cực kỳ mạnh mẽ nhưng đòi hỏi tính toán cao.
Lợi thế chính của FHE là khả năng thực hiện bất kỳ loại tính toán nào trên dữ liệu được mã hóa, đảm bảo tính riêng tư và an toàn trong toàn bộ quá trình tính toán.
Ứng dụng của mã hóa đồng cấu hoàn toàn trong blockchain
FHE có khả năng trở thành công nghệ then chốt cho khả năng mở rộng và bảo vệ quyền riêng tư của blockchain. Hiện tại, blockchain mặc định là minh bạch, mỗi giao dịch và biến số trong hợp đồng thông minh đều công khai. FHE có thể chuyển đổi blockchain hoàn toàn minh bạch thành dạng mã hóa một phần, trong khi vẫn được kiểm soát bởi hợp đồng thông minh.
Một số dự án đang phát triển máy ảo FHE, cho phép lập trình viên viết mã Solidity để thao tác các nguyên lý FHE. Phương pháp này có thể giải quyết các vấn đề về quyền riêng tư trên blockchain ngày nay, cho phép các trường hợp sử dụng như thanh toán mã hóa, máy đánh bạc và sòng bạc, đồng thời giữ lại biểu đồ giao dịch, so với các giải pháp quyền riêng tư khác thì thân thiện hơn với quy định.
Một ứng dụng chính khác của FHE là cải thiện khả năng sử dụng của các dự án bảo mật. Một số dự án bảo mật gặp phải các vấn đề lớn về khả năng sử dụng như thời gian truy xuất thông tin số dư dài và độ trễ đồng bộ. FHE cung cấp giải pháp thông qua việc truy xuất tin nhắn bảo mật (OMR), cho phép các khách hàng ví đồng bộ mà không tiết lộ nội dung truy cập.
Tuy nhiên, FHE không thể giải quyết trực tiếp các vấn đề mở rộng chuỗi khối như kỹ thuật Rollup. Sự kết hợp giữa FHE và chứng minh không biết (ZKP) có thể giải quyết một số thách thức về khả năng mở rộng. FHE có thể xác minh đảm bảo rằng các tính toán được thực hiện chính xác, tương tự như ZK Rollups, cung cấp cơ chế tính toán đáng tin cậy cho môi trường chuỗi khối.
Mối quan hệ giữa FHE và chứng minh không kiến thức (ZKP)
FHE và ZKP là các công nghệ bổ sung cho nhau, nhưng phục vụ cho những mục đích khác nhau. ZKP cho phép tính toán có thể xác minh và các thuộc tính không biết, cung cấp sự riêng tư cho trạng thái cá nhân. Tuy nhiên, ZKP không cung cấp sự riêng tư cho trạng thái chia sẻ, điều này rất quan trọng đối với nền tảng hợp đồng thông minh không cần giấy phép. Lúc này, FHE và tính toán đa bên (MPC) phát huy tác dụng, cho phép thực hiện tính toán trên dữ liệu mã hóa mà không cần tiết lộ dữ liệu thực tế.
Việc kết hợp ZKP và FHE sẽ làm tăng đáng kể độ phức tạp tính toán, trừ khi có các trường hợp sử dụng cụ thể cần thiết, nếu không thì điều này là không thực tế.
Giai đoạn hiện tại và triển vọng tương lai của FHE
FHE trong phát triển chậm hơn ZKP khoảng ba đến bốn năm, nhưng đang nhanh chóng bắt kịp. Các dự án FHE thế hệ đầu tiên đang khởi động mạng thử nghiệm, mạng chính dự kiến sẽ được phát hành vào cuối năm nay. Mặc dù FHE vẫn có chi phí tính toán cao hơn ZKP, nhưng tiềm năng áp dụng rộng rãi của nó đang cận kề. Khi FHE vào sản xuất và mở rộng quy mô, dự kiến sẽ tăng trưởng nhanh chóng như ZK Rollups.
Thách thức và rào cản
Việc áp dụng FHE phải đối mặt với một số thách thức, bao gồm hiệu suất tính toán và quản lý khóa. Các phép toán tự khởi động trong FHE tính toán rất tốn kém, nhưng đang được cải thiện nhờ sự tiến bộ của thuật toán và tối ưu hóa kỹ thuật. Đối với các trường hợp sử dụng cụ thể, các giải pháp thay thế không sử dụng phép toán tự khởi động có thể hiệu quả hơn.
Quản lý khóa cũng mang lại thách thức. Một số dự án cần quản lý khóa ngưỡng, liên quan đến một nhóm các xác thực viên có khả năng giải mã. Phương pháp này cần được phát triển hơn nữa để khắc phục vấn đề điểm lỗi đơn.
Tình trạng thị trường FHE
Công ty đầu tư mạo hiểm mã hóa luôn tích cực đầu tư vào lĩnh vực FHE, nhận ra tiềm năng của nó. Một số dự án tập trung vào các trường hợp sử dụng fhEVM, đang phát triển các ứng dụng như máy đánh bạc, casino, thanh toán thương mại và trò chơi cùng với các đối tác.
Mã hóa đồng cấu ngưỡng ( TFHE ) kết hợp FHE với MPC và blockchain, đặc biệt có triển vọng, mở ra các trường hợp sử dụng mới. Tính thân thiện với nhà phát triển của FHE cho phép lập trình bằng Solidity, khiến nó vừa thực tiễn vừa khả thi trong phát triển ứng dụng.
Môi trường quy định
Môi trường quy định cho các công nghệ bảo mật như FHE khác nhau ở các khu vực khác nhau. Mặc dù quyền riêng tư dữ liệu được ủng hộ rộng rãi, nhưng quyền riêng tư tài chính vẫn là một vùng xám. FHE có tiềm năng tăng cường quyền riêng tư dữ liệu, cho phép người dùng giữ quyền sở hữu dữ liệu và có thể kiếm lợi từ nó, trong khi vẫn duy trì các lợi ích xã hội như quảng cáo định hướng.
Nhìn về tương lai, sự cải tiến dần dần của lý thuyết, phần mềm, phần cứng và thuật toán được dự đoán sẽ làm cho mã hóa đồng cấu ngày càng thực tiễn. Việc phát triển mã hóa đồng cấu hiện đang chuyển từ nghiên cứu lý thuyết sang ứng dụng thực tế, dự kiến sẽ có tiến bộ đáng kể trong ba đến năm năm tới.
Kết luận
Mã hóa đồng cấu hoàn toàn(FHE)đang ở rìa của sự biến đổi cách mạng trong lĩnh vực mã hóa, cung cấp các giải pháp bảo mật và quyền riêng tư tiên tiến. Với những tiến bộ liên tục và sự quan tâm ngày càng tăng từ các quỹ đầu tư mạo hiểm, FHE có triển vọng đạt được sự chấp nhận rộng rãi, giải quyết các vấn đề then chốt về khả năng mở rộng và bảo vệ quyền riêng tư trên blockchain. Khi công nghệ trưởng thành, nó có khả năng mở khóa những khả năng mới, thúc đẩy sự đổi mới trong các ứng dụng khác nhau trong hệ sinh thái mã hóa.
Trang này có thể chứa nội dung của bên thứ ba, được cung cấp chỉ nhằm mục đích thông tin (không phải là tuyên bố/bảo đảm) và không được coi là sự chứng thực cho quan điểm của Gate hoặc là lời khuyên về tài chính hoặc chuyên môn. Xem Tuyên bố từ chối trách nhiệm để biết chi tiết.
12 thích
Phần thưởng
12
2
Chia sẻ
Bình luận
0/400
MissingSats
· 5giờ trước
Tên người dùng: MissingSats Giới thiệu: Người nắm giữ Bitcoin thất nghiệp, nuôi một chú chó Shiba Inu
Nội dung bình luận: Thật là vô lý, người ta tính một câu hỏi còn giấu diếm.
Mã hóa đồng cấu hoàn toàn FHE: Hướng đi mới để giải quyết vấn đề về sự riêng tư và khả năng mở rộng của Blockchain
Mã hóa đồng cấu hoàn toàn(FHE)phát triển và ứng dụng
Mã hóa đồng cấu hoàn toàn(FHE) có khái niệm có thể bắt nguồn từ những năm 1970, nhưng lâu nay vẫn khó thực hiện. Ý tưởng cốt lõi là mã hóa dữ liệu và thực hiện tính toán mà không cần giải mã. Ban đầu chỉ có thể thực hiện các phép toán cộng, trừ, nhân, chia đơn giản trên dữ liệu đã mã hóa, được gọi là mã hóa đồng cấu một phần. Năm 2009, Craig Gentry đã đạt được những tiến bộ đột phá, chứng minh khả năng thực hiện bất kỳ phép toán nào trên dữ liệu đã mã hóa, từ đó thúc đẩy sự phát triển của mã hóa đồng cấu hoàn toàn.
FHE là một công nghệ mã hóa tiên tiến, cho phép thực hiện tính toán trên dữ liệu mã hóa mà không cần giải mã. Điều này có nghĩa là có thể thao tác trên dữ liệu được mã hóa ( và tạo ra kết quả mã hóa, sau khi giải mã, kết quả này sẽ tương đương với kết quả của việc thực hiện cùng một thao tác trên dữ liệu không mã hóa ).
Mã hóa đồng cấu hoàn toàn của các đặc điểm chính
Mã hóa đồng cấu
E(a + b) = E(a) + E(b)
E(a×b)=E(a)×E(b)
Quản lý tiếng ồn: Khi mã hóa FHE, tiếng ồn sẽ được thêm vào văn bản mật mã để đảm bảo tính bảo mật. Tuy nhiên, sau mỗi thao tác, tiếng ồn sẽ tăng lên, vì vậy việc quản lý và giảm thiểu tiếng ồn là rất quan trọng, nếu không có thể dẫn đến tính toán không chính xác hoặc thất bại.
Hoạt động vô hạn: Khác với một số Mã hóa đồng cấu (PHE) và một loại Mã hóa đồng cấu (SHE), FHE hỗ trợ phép cộng và phép nhân vô hạn lần, có thể thực hiện bất kỳ loại tính toán nào trên dữ liệu đã mã hóa.
Nói một cách chính xác, mã hóa đồng cấu hoàn toàn là một trường hợp đặc biệt của mã hóa đồng cấu. Mã hóa đồng cấu có nghĩa là thực hiện các phép toán cộng hoặc nhân trên bản mã tương đương với việc thực hiện các phép toán tương tự trên bản rõ:
E(a + b) = E(a) + E(b)
E(a×b)=E(a)×E(b)
Ở đây a và E(a), b và E(b) có thể được coi là tương đương. Nhưng cần lưu ý hai thách thức quan trọng:
Tính tương đương giữa văn bản rõ và văn bản mã hóa liên quan đến việc thêm tiếng ồn vào văn bản rõ trước khi hoạt động để có được văn bản mã hóa. Nếu tiếng ồn gây ra sai lệch lớn, tính toán có thể thất bại. Do đó, việc kiểm soát tiếng ồn là rất quan trọng đối với các thuật toán khác nhau.
Chi phí cho phép cộng và phép nhân là rất lớn. Tính toán trên văn bản mã hóa có thể mất từ 10,000 đến 1,000,000 lần so với tính toán trên văn bản rõ. Chỉ khi có thể thực hiện phép cộng và phép nhân vô hạn trên văn bản mã hóa thì mã hóa đồng cấu hoàn toàn mới được thực hiện.
Theo mức độ thực hiện, mã hóa đồng cấu có thể được chia thành các loại sau:
Mã hóa đồng cấu một phần ( PHE ): hỗ trợ một phép toán ( cộng hoặc nhân ) vô hạn lần. Ví dụ, RSA là đồng cấu một phần trong khía cạnh nhân.
Một loại Mã hóa đồng cấu ( SHE ): hỗ trợ một số lần phép cộng và phép nhân hạn chế. Phù hợp cho các ứng dụng cụ thể chỉ cần một số thao tác nhỏ.
Mã hóa đồng cấu hoàn toàn(FHE): Hỗ trợ phép cộng và phép nhân vô hạn, cho phép thực hiện bất kỳ phép toán nào trên dữ liệu đã mã hóa. Cực kỳ mạnh mẽ nhưng đòi hỏi tính toán cao.
Lợi thế chính của FHE là khả năng thực hiện bất kỳ loại tính toán nào trên dữ liệu được mã hóa, đảm bảo tính riêng tư và an toàn trong toàn bộ quá trình tính toán.
Ứng dụng của mã hóa đồng cấu hoàn toàn trong blockchain
FHE có khả năng trở thành công nghệ then chốt cho khả năng mở rộng và bảo vệ quyền riêng tư của blockchain. Hiện tại, blockchain mặc định là minh bạch, mỗi giao dịch và biến số trong hợp đồng thông minh đều công khai. FHE có thể chuyển đổi blockchain hoàn toàn minh bạch thành dạng mã hóa một phần, trong khi vẫn được kiểm soát bởi hợp đồng thông minh.
Một số dự án đang phát triển máy ảo FHE, cho phép lập trình viên viết mã Solidity để thao tác các nguyên lý FHE. Phương pháp này có thể giải quyết các vấn đề về quyền riêng tư trên blockchain ngày nay, cho phép các trường hợp sử dụng như thanh toán mã hóa, máy đánh bạc và sòng bạc, đồng thời giữ lại biểu đồ giao dịch, so với các giải pháp quyền riêng tư khác thì thân thiện hơn với quy định.
Một ứng dụng chính khác của FHE là cải thiện khả năng sử dụng của các dự án bảo mật. Một số dự án bảo mật gặp phải các vấn đề lớn về khả năng sử dụng như thời gian truy xuất thông tin số dư dài và độ trễ đồng bộ. FHE cung cấp giải pháp thông qua việc truy xuất tin nhắn bảo mật (OMR), cho phép các khách hàng ví đồng bộ mà không tiết lộ nội dung truy cập.
Tuy nhiên, FHE không thể giải quyết trực tiếp các vấn đề mở rộng chuỗi khối như kỹ thuật Rollup. Sự kết hợp giữa FHE và chứng minh không biết (ZKP) có thể giải quyết một số thách thức về khả năng mở rộng. FHE có thể xác minh đảm bảo rằng các tính toán được thực hiện chính xác, tương tự như ZK Rollups, cung cấp cơ chế tính toán đáng tin cậy cho môi trường chuỗi khối.
Mối quan hệ giữa FHE và chứng minh không kiến thức (ZKP)
FHE và ZKP là các công nghệ bổ sung cho nhau, nhưng phục vụ cho những mục đích khác nhau. ZKP cho phép tính toán có thể xác minh và các thuộc tính không biết, cung cấp sự riêng tư cho trạng thái cá nhân. Tuy nhiên, ZKP không cung cấp sự riêng tư cho trạng thái chia sẻ, điều này rất quan trọng đối với nền tảng hợp đồng thông minh không cần giấy phép. Lúc này, FHE và tính toán đa bên (MPC) phát huy tác dụng, cho phép thực hiện tính toán trên dữ liệu mã hóa mà không cần tiết lộ dữ liệu thực tế.
Việc kết hợp ZKP và FHE sẽ làm tăng đáng kể độ phức tạp tính toán, trừ khi có các trường hợp sử dụng cụ thể cần thiết, nếu không thì điều này là không thực tế.
Giai đoạn hiện tại và triển vọng tương lai của FHE
FHE trong phát triển chậm hơn ZKP khoảng ba đến bốn năm, nhưng đang nhanh chóng bắt kịp. Các dự án FHE thế hệ đầu tiên đang khởi động mạng thử nghiệm, mạng chính dự kiến sẽ được phát hành vào cuối năm nay. Mặc dù FHE vẫn có chi phí tính toán cao hơn ZKP, nhưng tiềm năng áp dụng rộng rãi của nó đang cận kề. Khi FHE vào sản xuất và mở rộng quy mô, dự kiến sẽ tăng trưởng nhanh chóng như ZK Rollups.
Thách thức và rào cản
Việc áp dụng FHE phải đối mặt với một số thách thức, bao gồm hiệu suất tính toán và quản lý khóa. Các phép toán tự khởi động trong FHE tính toán rất tốn kém, nhưng đang được cải thiện nhờ sự tiến bộ của thuật toán và tối ưu hóa kỹ thuật. Đối với các trường hợp sử dụng cụ thể, các giải pháp thay thế không sử dụng phép toán tự khởi động có thể hiệu quả hơn.
Quản lý khóa cũng mang lại thách thức. Một số dự án cần quản lý khóa ngưỡng, liên quan đến một nhóm các xác thực viên có khả năng giải mã. Phương pháp này cần được phát triển hơn nữa để khắc phục vấn đề điểm lỗi đơn.
Tình trạng thị trường FHE
Công ty đầu tư mạo hiểm mã hóa luôn tích cực đầu tư vào lĩnh vực FHE, nhận ra tiềm năng của nó. Một số dự án tập trung vào các trường hợp sử dụng fhEVM, đang phát triển các ứng dụng như máy đánh bạc, casino, thanh toán thương mại và trò chơi cùng với các đối tác.
Mã hóa đồng cấu ngưỡng ( TFHE ) kết hợp FHE với MPC và blockchain, đặc biệt có triển vọng, mở ra các trường hợp sử dụng mới. Tính thân thiện với nhà phát triển của FHE cho phép lập trình bằng Solidity, khiến nó vừa thực tiễn vừa khả thi trong phát triển ứng dụng.
Môi trường quy định
Môi trường quy định cho các công nghệ bảo mật như FHE khác nhau ở các khu vực khác nhau. Mặc dù quyền riêng tư dữ liệu được ủng hộ rộng rãi, nhưng quyền riêng tư tài chính vẫn là một vùng xám. FHE có tiềm năng tăng cường quyền riêng tư dữ liệu, cho phép người dùng giữ quyền sở hữu dữ liệu và có thể kiếm lợi từ nó, trong khi vẫn duy trì các lợi ích xã hội như quảng cáo định hướng.
Nhìn về tương lai, sự cải tiến dần dần của lý thuyết, phần mềm, phần cứng và thuật toán được dự đoán sẽ làm cho mã hóa đồng cấu ngày càng thực tiễn. Việc phát triển mã hóa đồng cấu hiện đang chuyển từ nghiên cứu lý thuyết sang ứng dụng thực tế, dự kiến sẽ có tiến bộ đáng kể trong ba đến năm năm tới.
Kết luận
Mã hóa đồng cấu hoàn toàn(FHE)đang ở rìa của sự biến đổi cách mạng trong lĩnh vực mã hóa, cung cấp các giải pháp bảo mật và quyền riêng tư tiên tiến. Với những tiến bộ liên tục và sự quan tâm ngày càng tăng từ các quỹ đầu tư mạo hiểm, FHE có triển vọng đạt được sự chấp nhận rộng rãi, giải quyết các vấn đề then chốt về khả năng mở rộng và bảo vệ quyền riêng tư trên blockchain. Khi công nghệ trưởng thành, nó có khả năng mở khóa những khả năng mới, thúc đẩy sự đổi mới trong các ứng dụng khác nhau trong hệ sinh thái mã hóa.
Giới thiệu: Người nắm giữ Bitcoin thất nghiệp, nuôi một chú chó Shiba Inu
Nội dung bình luận:
Thật là vô lý, người ta tính một câu hỏi còn giấu diếm.