FHE:le manteau d'invisibilité dans le domaine de la Cryptographie

FHE( le chiffrement homomorphe complet ) est une technologie de cryptographie avancée qui permet de traiter des données directement en état chiffré. Cela signifie qu'il est possible d'analyser et de traiter des données tout en protégeant la vie privée. FHE a des cas d'application potentiels dans plusieurs domaines tels que la finance, la santé, le cloud computing et l'apprentissage automatique. Cependant, en raison de ses énormes coûts de calcul et de mémoire, les applications commerciales sont encore confrontées à des défis.

Les principes de base de la FHE

Le cœur de FHE est de cacher les informations originales à travers des polynômes. Un processus de chiffrement FHE simplifié est le suivant:

1. Choisissez un polynôme clé s(x)
2. Générer un polynôme aléatoire a(x)
3. Générer un petit polynôme de "bruit" e(x)
4. Informations cryptées m : c(x) = m + a(x)*s(x) + e(x)

Lors de la décryptage, il suffit de connaître la clé s(x) pour récupérer l'information originale m à partir de c(x).

L'introduction du bruit e(x) vise à augmenter la sécurité, mais elle entraîne également le problème de l'accumulation du bruit. Pour résoudre ce problème, la FHE utilise plusieurs techniques suivantes:

• Changement de clé : compression de la taille du ciphertext
• Modulus Switching: réduire le bruit
• Bootstrap : réinitialiser le bruit au niveau initial

Les solutions FHE actuellement dominantes utilisent la technologie Bootstrap, mais les coûts de calcul demeurent très élevés.

Défis auxquels est confrontée la FHE

Le plus grand défi de l'FHE est l'efficacité du calcul. Par rapport aux calculs ordinaires, le coût de calcul de l'FHE est plusieurs ordres de grandeur plus élevé. Le programme Dprive de la DARPA américaine vise à résoudre ce problème, avec pour objectif d'augmenter la vitesse de calcul de l'FHE à 1/10 de celle des calculs ordinaires.

Les principales directions d'optimisation incluent :

• Augmenter la longueur des mots du processeur
• Développer des processeurs ASIC dédiés
• Adoption d'une architecture parallèle MIMD

Bien que les progrès soient lents, la FHE a toujours une valeur unique pour protéger les données sensibles à long terme, en particulier à l'ère post-quantique.

FHE dans l'application de la blockchain

FHE dans le domaine de la blockchain est principalement utilisé pour protéger la vie privée des données, y compris :

• Protection de la vie privée sur la chaîne
• Confidentialité des données d'entraînement de l'IA
• Vote en ligne privé
• Examen de la vie privée des transactions sur la chaîne
• Solutions potentielles de MEV

Mais cela fait également face à des défis tels que l'augmentation de l'efficacité et des exigences des nœuds.

Principaux projets FHE

Les principaux projets FHE actuels comprennent :

• Zama : fournit des outils de développement basés sur TFHE
• Fhenix: construire un réseau L2 axé sur la confidentialité
• Privasea : application FHE pour LLM
• Inco Network: construire un réseau L1 pour FHE
• Arcium: fusion des technologies FHE, MPC et ZK
• Mind Network : solution de Restaking basée sur FHE
• Octra : utilise la technologie des hypergraphes pour réaliser la FHE

Perspectives futures

La technologie FHE est encore à un stade précoce et fait face à de nombreux défis :

• Efficacité faible, coûts élevés
• Difficulté de mise en œuvre du projet élevée
• Perspectives commerciales incertaines
• Manque d'investissement en capital

Mais avec l'apparition de puces spécialisées et l'afflux de plus de fonds, l'EHF devrait apporter des réformes dans des domaines tels que la défense, la finance et la santé. Cela libérera le potentiel des données de confidentialité combinées avec les futurs algorithmes quantiques, entraînant de nouvelles opportunités de développement.