FHE: Jubah Penyamaran di Bidang Kriptografi

FHE( enkripsi homomorfik penuh ) adalah teknologi enkripsi yang canggih, yang memungkinkan pemrosesan data secara langsung dalam keadaan terenkripsi. Ini berarti bahwa analisis dan pemrosesan data dapat dilakukan sambil melindungi privasi. FHE memiliki potensi aplikasi di berbagai bidang seperti keuangan, kesehatan, komputasi awan, dan pembelajaran mesin. Namun, karena beban perhitungan dan memori yang besar, aplikasi komersial saat ini masih menghadapi tantangan.

Prinsip dasar FHE

Inti dari FHE adalah menyembunyikan informasi asli melalui polinomial. Proses enkripsi FHE yang disederhanakan adalah sebagai berikut:

1. Pilih polinomial kunci s(x)
2. Menghasilkan polinomial acak a(x)
3. Menghasilkan sebuah polinomial "noise" kecil e(x)
4. Informasi terenkripsi m: c(x) = m + a(x)*s(x) + e(x)

Saat mendekripsi, selama Anda mengetahui kunci s(x), Anda dapat memulihkan informasi asli m dari c(x).

Memperkenalkan noise e(x) adalah untuk meningkatkan keamanan, tetapi pada saat yang sama juga membawa masalah akumulasi noise. Untuk mengatasi masalah ini, FHE menggunakan beberapa teknologi berikut:

• Key switching: Mengompresi ukuran ciphertext
• Modulus Switching: Mengurangi kebisingan
• Bootstrap: mengatur ulang kebisingan ke tingkat awal

Saat ini, solusi FHE yang paling umum menggunakan teknologi Bootstrap, tetapi biaya komputasi masih sangat besar.

Tantangan yang Dihadapi FHE

Tantangan terbesar FHE adalah efisiensi komputasi. Dibandingkan dengan komputasi biasa, biaya komputasi FHE jauh lebih tinggi beberapa tingkat. Program Dprive dari DARPA AS bertujuan untuk menyelesaikan masalah ini, dengan target meningkatkan kecepatan komputasi FHE hingga 1/10 dari komputasi biasa.

Arah optimasi utama meliputi:

• Memperbesar panjang kata prosesor
• Mengembangkan prosesor ASIC khusus
• Menggunakan arsitektur paralel MIMD

Meskipun kemajuan lambat, namun dalam jangka panjang FHE tetap memiliki nilai unik dalam melindungi data sensitif, terutama di era pasca-kuantum.

FHE dalam Aplikasi Blockchain

FHE di bidang blockchain terutama digunakan untuk melindungi privasi data, termasuk:

• Perlindungan privasi on-chain
• Privasi data pelatihan AI
• Privasi voting on-chain
• Pemeriksaan privasi transaksi di blockchain
• Solusi MEV yang Potensial

Namun juga menghadapi tantangan seperti peningkatan efisiensi dan persyaratan node.

Proyek FHE Utama

Proyek FHE utama saat ini termasuk:

• Zama: Menyediakan alat pengembangan berbasis TFHE
• Fhenix: Membangun jaringan L2 yang mengutamakan privasi
• Privasea: Aplikasi FHE untuk LLM
• Inco Network: Membangun jaringan L1 FHE
• Arcium: menggabungkan teknologi FHE, MPC, dan ZK
• Jaringan Pikiran: Skema Restaking berbasis FHE
• Octra: Menggunakan teknologi hypergraph untuk mengimplementasikan FHE

Prospek Masa Depan

Teknologi FHE masih berada pada tahap awal dan menghadapi banyak tantangan:

• Efisiensi rendah, biaya tinggi
• Tingkat kesulitan implementasi teknik tinggi
• Prospek komersialisasi tidak jelas
• Kurangnya investasi modal

Namun, dengan munculnya chip khusus dan lebih banyak dana yang mengalir, FHE diharapkan dapat membawa perubahan di bidang pertahanan, keuangan, dan kesehatan. Ini akan melepaskan potensi data privasi yang dikombinasikan dengan algoritma kuantum masa depan, membuka peluang pengembangan baru.