FHE: A capa de invisibilidade no campo da Criptografia

FHE( a criptografia homomórfica completamente ) é uma tecnologia de criptografia avançada que permite o processamento de dados diretamente em estado criptografado. Isso significa que é possível analisar e processar dados enquanto se protege a privacidade. FHE tem potencial para aplicações em vários campos, como finanças, saúde, computação em nuvem e aprendizado de máquina. No entanto, devido ao seu enorme custo computacional e de memória, a aplicação comercial ainda enfrenta desafios.

Princípios básicos do FHE

O núcleo do FHE é esconder a informação original através de polinómios. Um processo de criptografia FHE simplificado é o seguinte:

1. Escolha um polinómio de chave s(x)
2. Gerar um polinómio aleatório a(x)
3. Gerar um pequeno polinómio de "ruído" e(x)
4. Informação Criptografada m: c(x) = m + a(x)*s(x) + e(x)

Para decifrar, basta conhecer a chave s(x), e a informação original m pode ser recuperada de c(x).

A introdução de ruído e(x) visa aumentar a segurança, mas ao mesmo tempo trouxe o problema da acumulação de ruído. Para resolver esse problema, o FHE adotou as seguintes técnicas:

• Mudança de chave: Compressão do tamanho do texto cifrado
• Modulus Switching: Reduzir o ruído
• Bootstrap: redefinir o ruído para o nível inicial

Atualmente, as principais soluções de FHE utilizam a tecnologia Bootstrap, mas o custo computacional ainda é muito alto.

Desafios enfrentados pelo FHE

O maior desafio do FHE é a eficiência computacional. Em comparação com a computação comum, o custo computacional do FHE é vários ordens de magnitude mais alto. O programa Dprive da DARPA dos EUA foi criado para resolver esse problema, com o objetivo de aumentar a velocidade de computação do FHE para 1/10 da computação comum.

As principais direções de otimização incluem:

• Aumentar o comprimento da palavra do processador
• Desenvolver processadores ASIC dedicados
• Utilizando arquitetura paralela MIMD

Embora o progresso seja lento, a FHE ainda tem um valor único na proteção de dados sensíveis a longo prazo, especialmente na era pós-quântica.

FHE na blockchain

FHE no campo da blockchain é principalmente utilizado para proteger a privacidade dos dados, incluindo:

• Proteção de Privacidade na Blockchain
• Privacidade dos dados de treino de IA
• Privacidade de votação em cadeia
• Revisão de privacidade de transações em cadeia
• Soluções potenciais de MEV

Mas também enfrenta desafios como o aumento das exigências de eficiência e de nós.

Principais projetos de FHE

Atualmente, os principais projetos de FHE incluem:

• Zama: fornece ferramentas de desenvolvimento baseadas em TFHE
• Fhenix: Construir uma rede L2 com foco na privacidade
• Privasea: Aplicação FHE para LLM
• Inco Network: Construir uma rede L1 de FHE
• Arcium: Integração de FHE, MPC e ZK tecnologias
• Mind Network: Solução de Restaking baseada em FHE
• Octra: usa a tecnologia de hipergrafos para implementar FHE

Perspectivas Futuras

A tecnologia FHE ainda está em estágio inicial e enfrenta vários desafios:

• Baixa eficiência, custos elevados
• Dificuldade de implementação do projeto é alta
• Perspectivas comerciais pouco claras
• Falta de investimento de capital

Mas com o surgimento de chips especializados e a entrada de mais fundos, o FHE tem potencial para trazer mudanças nas áreas de defesa, finanças e saúde. Ele liberará o potencial dos dados de privacidade combinados com algoritmos quânticos futuros, trazendo novas oportunidades de desenvolvimento.