التشفير المتماثل بالكامل: نظرة عامة على المسار المتزايد النضج والفرص المحتملة
تلعب تقنيات التشفير دورًا مهمًا في مسار الحضارة الإنسانية، وخاصة فيما يتعلق بأمن المعلومات وحماية الخصوصية، حيث تؤدي دورًا لا يمكن الاستغناء عنه. إنها لا توفر فقط ضمانًا قويًا لنقل البيانات وتخزينها في مختلف المجالات، ولكن نظام مفاتيح التشفير غير المتماثل ودالة التجزئة قد تم دمجهما بشكل مبتكر من قبل ساتوشي ناكاموتو في عام 2008، مما أدى إلى تصميم آلية إثبات العمل التي تحل مشكلة الإنفاق المزدوج، مما ساهم في ولادة هذه العملة الرقمية الثورية، البيتكوين، وفتح عصر جديد لصناعة البلوكشين.
مع التطور السريع لصناعة blockchain، ظهرت مجموعة من تقنيات التشفير المتقدمة، ومن أبرزها إثباتات المعرفة الصفرية، والحساب متعدد الأطراف، والتشفير المتماثل بالكامل. وقد تم تطبيق هذه التقنيات على نطاق واسع في عدة سيناريوهات، مثل استخدام إثباتات المعرفة الصفرية مع حلول Rollup لحل مشكلة "مثلث المستحيل" في blockchain، واستخدام الحساب متعدد الأطراف مع أنظمة المفاتيح العامة والخاصة لدفع التطبيق واسع النطاق لمدخلات المستخدمين. ويعتبر التشفير المتماثل بالكامل أحد الكؤوس المقدسة في التشفير، حيث تتيح ميزاته الفريدة للجهات الخارجية إجراء حسابات وعمليات غير محدودة على البيانات المشفرة دون فك تشفيرها، مما يحقق إمكانية حساب الخصوصية على السلسلة القابلة للتجميع، ويجلب إمكانيات جديدة لعدة مجالات وسيناريوهات.
التشفير المتماثل بالكامل
التشفير المتماثل بالكامل(FHE) يكمن جوهره في السماح بإجراء عمليات وحسابات على البيانات المشفرة، وهذه العمليات يمكن أن تتطابق مباشرة مع البيانات الواضحة، مما يحافظ على الخصائص الرياضية للبيانات المشفرة دون تغيير. في التشفير المتماثل بالكامل، تعني "الكامل" أن هذه المتماثلية وصلت إلى ارتفاعات جديدة، مما يسمح بإجراء عمليات وحسابات غير محدودة على البيانات المشفرة.
في مجال التشفير المتماثل بالكامل، أظهرت مايكروسوفت وزاما قوة لا مثيل لها من حيث القابلية للاستخدام والتأثير بفضل منتجاتهما المفتوحة المصدر المتميزة. لقد قدما للمطورين تنفيذات مستقرة وفعالة للتشفير المتماثل بالكامل، مما ساهم بشكل كبير في التطور المستمر للتشفير المتماثل بالكامل وتطبيقاته الواسعة.
تعتبر مكتبة SEAL من مايكروسوفت تدعم التشفير المتماثل بالكامل والتشفير المتماثل الجزئي، وتوفر واجهة C++ فعالة، وتدمج العديد من الخوارزميات والتقنيات المحسّنة، مما يعزز بشكل ملحوظ الأداء والكفاءة الحسابية.
مكتبة TFHE من زاما هي مكتبة مفتوحة المصدر تركز على التشفير المتماثل بالكامل عالي الأداء، وتقدم خدماتها من خلال واجهة لغة C، وتستخدم مجموعة من التقنيات المتقدمة في التحسين والخوارزميات، وتهدف إلى تحقيق سرعة حسابية أسرع واستهلاك موارد أقل.
تشمل العمليات الأساسية لـ FHE:
إنشاء مفتاح
التشفير البيانات
إجراء التشفير المتماثل
نتيجة فك التشفير
في ممارسة التشفير المتماثل بالكامل، فإن إدارة مفاتيح فك التشفير أمر بالغ الأهمية. بالنسبة إلى blockchain، فإن إدخال خطة حساب آمنة متعددة الأطراف مع العتبة هو خيار ذو إمكانيات كبيرة، حيث يمكن أن يعزز أمان إدارة المفاتيح ويقلل من خطر تعرض عقدة واحدة للاختراق.
دعم آلة الإيثريوم الافتراضية بالتشفير المتماثل بالكامل
لتحقيق تطبيق التشفير المتماثل بالكامل (FHE) على blockchain، فإن الطريقة المثلى هي تغليفه كمكتبة شفرة عقد ذكي عالمية. وهذا يتطلب من آلة افتراضية لعقد الذكي دعم مجموعة التعليمات المحددة للعمليات الرياضية المعقدة وعمليات التشفير المطلوبة لـ FHE مسبقًا.
كآلة افتراضية تم اعتمادها على نطاق واسع وتم التحقق منها على مدى فترة طويلة، أصبحت EVM الخيار الأول لتنفيذ التشفير المتماثل بالكامل (FHE). في هذا المجال، أطلقت شركة Zama EVM المتماثل بالكامل - fhEVM، الذي يدعم تنفيذ حسابات الخصوصية باستخدام Solidity.
تشمل الخصائص الأساسية لـ fhEVM:
من خلال دمج العقود المسبقة التجميع لمكتبة Zama مفتوحة المصدر للتشفير المتماثل بالكامل، نوفر دعم عمليات التشفير المتماثل.
إنشاء منطقة ذاكرة وتخزين محددة لـ FHE في EVM
آلية فك التشفير المصممة على أساس بروتوكول العتبة الموزع
مكتبة عقود Solidity التي تخفض من عتبة التطوير
توفر fhEVM أساسًا قويًا لتقنية FHE في تطبيقات blockchain، ولكن قد تواجه العديد من التحديات عند دفعها نحو التطبيقات العملية.
خطة Rollup المعتمدة على التشفير المتماثل بالكامل
لا يمكن أن يشكل fhEVM البسيط نظامًا بيئيًا كاملاً، بل يحتاج إلى الاعتماد على بنية بمستوى سلسلة الكتل العامة أو استخدام حلول Layer2/Layer3. نظرًا لخصائص FHE، فإن دمج fhEVM مع تقنية Rollup لبناء حل Layer2 من نوع FHE-Rollups يعتبر اتجاهًا قابلاً للتطبيق.
Fhenix كرواد ، تستكشف بنشاط حلول FHE-Rollups. بالنظر إلى تعقيد التقنية ، اختارت Fhenix الحل القائم على Optimistic Rollups.
تتكون مجموعة تقنيات Fhenix بشكل رئيسي من:
نوع من مثبت الاحتيال الخاص بـ Arbitrum Nitro
المكتبة الأساسية fheOS
شبكة خدمات العتبة ( TSN )
استنادًا إلى هذه التقنية، أصدرت Fhenix النسخة العامة الأولى Fhenix Frontier، التي توفر مجموعة شاملة من أدوات التطوير ودعم الوثائق.
معالج FHE غير المتعلق بسلسلة الكتل
Fhenix قدمت وحدة Relay، مما يتيح لمختلف سلاسل الكتل العامة، والشبكات من المستوى 2 و3، الاتصال بمعالجات FHE لاستخدام ميزات FHE. للتغلب على قيود فترة التحدي الطويلة لـ FHE-Rollups، تعاونت Fhenix مع EigenLayer، من خلال آلية إعادة التخزين، لتوفير قناة خدمة أسرع لمعالجات FHE.
تتضمن عملية استخدام معالجات FHE:
تطبيق عقد استدعاء وحدة المعالجة المساعدة للتشفير المتماثل بالكامل
طلبات الانتظار لعقد Relay
طلب تحويل إلى Fhenix Rollup
تنفيذ حسابات التشفير المتماثل بالكامل
مخرجات فك تشفير الشبكة العتبية
يتم إرجاع النتيجة إلى العقد
التحقق من العقد وإرسال النتائج
تواصل العقود الذكية التنفيذ
تطبيقات FHE
تظهر تقنية FHE إمكانيات هائلة في مجالات الألعاب الشاملة، والتمويل اللامركزي، والذكاء الاصطناعي وغيرها:
لعبة سلسلة كاملة لحماية الخصوصية: توفير التشفير للاقتصاد الألعاب، لمنع التلاعب في الوقت الحقيقي، وحماية خصوصية اللاعبين
DeFi/MEV: حماية البيانات الحساسة في DeFi، وتقليل سلوك MEV الضار
الذكاء الاصطناعي: حماية بيانات خصوصية الأفراد، وتحقيق تدريب آمن لنماذج الذكاء الاصطناعي
نظرة عامة على بيئة التشفير المتماثل بالكامل
بجانب شركتي الخدمات التقنية الأساسية زاما وفينيكس، هناك سلسلة من المشاريع الجديرة بالاهتمام في نظام FHE البيئي:
واقي الشمس: مترجم FHE المطور ذاتيًا
شبكة Mind: دمج الشبكة المتجانسة للتشفير المتماثل الكامل EigenLayer
PADO Labs: شبكة الحوسبة اللامركزية التي تجمع بين ZKP و التشفير المتماثل بالكامل
Arcium: شبكة الحوسبة السرية المتوازية
Inco Network: تحسين كفاءة حسابات التشفير المتماثل بالكامل في Layer1
Treat: طبقة FHE Layer3 الخاصة بShiba生态
octra:يدعم شبكة FHE ببيئة تنفيذ معزولة
BasedAI: شبكة موزعة لتقديم وظائف التشفير المتماثل بالكامل لـ LLM
Encifher: تركز على مشروع FHEML
Privasea: شبكة FHE موجهة لاستدلال ML في مجال AI
تقدم المؤسسات غير الربحية للبحث والتعليم مثل FHE.org و FHE Onchain موارد قيمة لتطوير البيئة.
تتمتع تقنية FHE بآفاق واسعة، وبمجرد أن يتم إطلاق الشبكة الرئيسية لمشاريع مثل Fhenix، ستجلب الابتكار والتحول للعديد من المجالات. هذا المستقبل المليء بالحيوية بات قريبًا.
قد تحتوي هذه الصفحة على محتوى من جهات خارجية، يتم تقديمه لأغراض إعلامية فقط (وليس كإقرارات/ضمانات)، ولا ينبغي اعتباره موافقة على آرائه من قبل Gate، ولا بمثابة نصيحة مالية أو مهنية. انظر إلى إخلاء المسؤولية للحصول على التفاصيل.
التشفير المتماثل بالكامل FHE: نقطة انطلاق جديدة في حساب الخصوصية على البلوكتشين
التشفير المتماثل بالكامل: نظرة عامة على المسار المتزايد النضج والفرص المحتملة
تلعب تقنيات التشفير دورًا مهمًا في مسار الحضارة الإنسانية، وخاصة فيما يتعلق بأمن المعلومات وحماية الخصوصية، حيث تؤدي دورًا لا يمكن الاستغناء عنه. إنها لا توفر فقط ضمانًا قويًا لنقل البيانات وتخزينها في مختلف المجالات، ولكن نظام مفاتيح التشفير غير المتماثل ودالة التجزئة قد تم دمجهما بشكل مبتكر من قبل ساتوشي ناكاموتو في عام 2008، مما أدى إلى تصميم آلية إثبات العمل التي تحل مشكلة الإنفاق المزدوج، مما ساهم في ولادة هذه العملة الرقمية الثورية، البيتكوين، وفتح عصر جديد لصناعة البلوكشين.
مع التطور السريع لصناعة blockchain، ظهرت مجموعة من تقنيات التشفير المتقدمة، ومن أبرزها إثباتات المعرفة الصفرية، والحساب متعدد الأطراف، والتشفير المتماثل بالكامل. وقد تم تطبيق هذه التقنيات على نطاق واسع في عدة سيناريوهات، مثل استخدام إثباتات المعرفة الصفرية مع حلول Rollup لحل مشكلة "مثلث المستحيل" في blockchain، واستخدام الحساب متعدد الأطراف مع أنظمة المفاتيح العامة والخاصة لدفع التطبيق واسع النطاق لمدخلات المستخدمين. ويعتبر التشفير المتماثل بالكامل أحد الكؤوس المقدسة في التشفير، حيث تتيح ميزاته الفريدة للجهات الخارجية إجراء حسابات وعمليات غير محدودة على البيانات المشفرة دون فك تشفيرها، مما يحقق إمكانية حساب الخصوصية على السلسلة القابلة للتجميع، ويجلب إمكانيات جديدة لعدة مجالات وسيناريوهات.
التشفير المتماثل بالكامل
التشفير المتماثل بالكامل(FHE) يكمن جوهره في السماح بإجراء عمليات وحسابات على البيانات المشفرة، وهذه العمليات يمكن أن تتطابق مباشرة مع البيانات الواضحة، مما يحافظ على الخصائص الرياضية للبيانات المشفرة دون تغيير. في التشفير المتماثل بالكامل، تعني "الكامل" أن هذه المتماثلية وصلت إلى ارتفاعات جديدة، مما يسمح بإجراء عمليات وحسابات غير محدودة على البيانات المشفرة.
في مجال التشفير المتماثل بالكامل، أظهرت مايكروسوفت وزاما قوة لا مثيل لها من حيث القابلية للاستخدام والتأثير بفضل منتجاتهما المفتوحة المصدر المتميزة. لقد قدما للمطورين تنفيذات مستقرة وفعالة للتشفير المتماثل بالكامل، مما ساهم بشكل كبير في التطور المستمر للتشفير المتماثل بالكامل وتطبيقاته الواسعة.
تعتبر مكتبة SEAL من مايكروسوفت تدعم التشفير المتماثل بالكامل والتشفير المتماثل الجزئي، وتوفر واجهة C++ فعالة، وتدمج العديد من الخوارزميات والتقنيات المحسّنة، مما يعزز بشكل ملحوظ الأداء والكفاءة الحسابية.
مكتبة TFHE من زاما هي مكتبة مفتوحة المصدر تركز على التشفير المتماثل بالكامل عالي الأداء، وتقدم خدماتها من خلال واجهة لغة C، وتستخدم مجموعة من التقنيات المتقدمة في التحسين والخوارزميات، وتهدف إلى تحقيق سرعة حسابية أسرع واستهلاك موارد أقل.
تشمل العمليات الأساسية لـ FHE:
في ممارسة التشفير المتماثل بالكامل، فإن إدارة مفاتيح فك التشفير أمر بالغ الأهمية. بالنسبة إلى blockchain، فإن إدخال خطة حساب آمنة متعددة الأطراف مع العتبة هو خيار ذو إمكانيات كبيرة، حيث يمكن أن يعزز أمان إدارة المفاتيح ويقلل من خطر تعرض عقدة واحدة للاختراق.
دعم آلة الإيثريوم الافتراضية بالتشفير المتماثل بالكامل
لتحقيق تطبيق التشفير المتماثل بالكامل (FHE) على blockchain، فإن الطريقة المثلى هي تغليفه كمكتبة شفرة عقد ذكي عالمية. وهذا يتطلب من آلة افتراضية لعقد الذكي دعم مجموعة التعليمات المحددة للعمليات الرياضية المعقدة وعمليات التشفير المطلوبة لـ FHE مسبقًا.
كآلة افتراضية تم اعتمادها على نطاق واسع وتم التحقق منها على مدى فترة طويلة، أصبحت EVM الخيار الأول لتنفيذ التشفير المتماثل بالكامل (FHE). في هذا المجال، أطلقت شركة Zama EVM المتماثل بالكامل - fhEVM، الذي يدعم تنفيذ حسابات الخصوصية باستخدام Solidity.
تشمل الخصائص الأساسية لـ fhEVM:
توفر fhEVM أساسًا قويًا لتقنية FHE في تطبيقات blockchain، ولكن قد تواجه العديد من التحديات عند دفعها نحو التطبيقات العملية.
خطة Rollup المعتمدة على التشفير المتماثل بالكامل
لا يمكن أن يشكل fhEVM البسيط نظامًا بيئيًا كاملاً، بل يحتاج إلى الاعتماد على بنية بمستوى سلسلة الكتل العامة أو استخدام حلول Layer2/Layer3. نظرًا لخصائص FHE، فإن دمج fhEVM مع تقنية Rollup لبناء حل Layer2 من نوع FHE-Rollups يعتبر اتجاهًا قابلاً للتطبيق.
Fhenix كرواد ، تستكشف بنشاط حلول FHE-Rollups. بالنظر إلى تعقيد التقنية ، اختارت Fhenix الحل القائم على Optimistic Rollups.
تتكون مجموعة تقنيات Fhenix بشكل رئيسي من:
استنادًا إلى هذه التقنية، أصدرت Fhenix النسخة العامة الأولى Fhenix Frontier، التي توفر مجموعة شاملة من أدوات التطوير ودعم الوثائق.
معالج FHE غير المتعلق بسلسلة الكتل
Fhenix قدمت وحدة Relay، مما يتيح لمختلف سلاسل الكتل العامة، والشبكات من المستوى 2 و3، الاتصال بمعالجات FHE لاستخدام ميزات FHE. للتغلب على قيود فترة التحدي الطويلة لـ FHE-Rollups، تعاونت Fhenix مع EigenLayer، من خلال آلية إعادة التخزين، لتوفير قناة خدمة أسرع لمعالجات FHE.
تتضمن عملية استخدام معالجات FHE:
تطبيقات FHE
تظهر تقنية FHE إمكانيات هائلة في مجالات الألعاب الشاملة، والتمويل اللامركزي، والذكاء الاصطناعي وغيرها:
نظرة عامة على بيئة التشفير المتماثل بالكامل
بجانب شركتي الخدمات التقنية الأساسية زاما وفينيكس، هناك سلسلة من المشاريع الجديرة بالاهتمام في نظام FHE البيئي:
تقدم المؤسسات غير الربحية للبحث والتعليم مثل FHE.org و FHE Onchain موارد قيمة لتطوير البيئة.
تتمتع تقنية FHE بآفاق واسعة، وبمجرد أن يتم إطلاق الشبكة الرئيسية لمشاريع مثل Fhenix، ستجلب الابتكار والتحول للعديد من المجالات. هذا المستقبل المليء بالحيوية بات قريبًا.