FHE: O futuro da computação privada

A criptografia totalmente homomórfica ( FHE ) é uma tecnologia de criptografia avançada que permite realizar cálculos diretamente sobre dados criptografados. Isso significa que é possível processar informações sensíveis enquanto se protege a privacidade. A FHE tem aplicações potenciais em várias áreas, como finanças, saúde e computação em nuvem, mas atualmente enfrenta o desafio de um grande custo computacional.

Princípios básicos do FHE

A ideia central do FHE é usar polinómios para ocultar os dados originais. Por exemplo, o número digital criptografado 2 pode ser:

1. Escolha um polinómio de chave s(x)
2. Gerar um polinómio aleatório a(x)
3. Adicione um pequeno polinómio de "ruído" e(x)
4. Resultado da criptografia: c(x) = 2 + a(x)*s(x) + e(x)

Na decodificação, basta conhecer a chave s(x) para recuperar os dados originais 2 de c(x).

Os principais desafios enfrentados pela FHE são o crescimento do ruído. Cada cálculo aumenta o ruído, o que pode, eventualmente, resultar na incapacidade de descriptografar corretamente. Para isso, os pesquisadores propuseram várias técnicas:

• Mudança de chave: Compressão do tamanho do texto cifrado
• Mudança de módulo: reduzir o ruído
• Auto-boot: redefinir o ruído para o nível inicial

Atualmente, as principais soluções de FHE utilizam a tecnologia de auto-implantação, mas o custo computacional ainda é muito elevado.

Problemas enfrentados pelo FHE

Em comparação com a computação comum, o custo da computação FHE é várias ordens de magnitude maior. De acordo com a estimativa da Agência de Projetos de Pesquisa Avançada de Defesa dos EUA (DARPA), a velocidade da computação FHE é aproximadamente 1 milhão de vezes mais lenta do que a computação comum.

Para acelerar a FHE, a DARPA iniciou o programa DPRIVE, abordando os seguintes aspectos:

1. Aumentar o comprimento da palavra do processador
2. Desenvolver processadores ASIC dedicados
3. Construir uma arquitetura paralela MIMD

No entanto, o progresso do plano tem sido lento, e ainda há uma lacuna em relação ao objetivo esperado.

A aplicação da Criptografia homomórfica totalmente em blockchain

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

• Transações privadas na cadeia
• Proteção da privacidade dos dados de treino de IA
• Privacidade de votação em cadeia
• Proteção MEV

Mas o FHE também enfrenta desafios em termos de eficiência e demanda de recursos computacionais.

Principais Projetos

Os principais projetos na área de FHE atualmente incluem:

• Zama: Baseado na solução TFHE, fornece uma cadeia de ferramentas de desenvolvimento completa
• Fhenix: Construir uma rede Layer 2 com prioridade na privacidade
• Privasea: Focado na proteção de privacidade de dados LLM
• Inco Network: Construir a rede FHE Layer 1
• Arcium: Integração de tecnologias como FHE, MPC e ZK
• Mind Network: combina Restaking e a arquitetura de sub-rede FHE
• Octra: utiliza uma tecnologia única de hypergraphs para implementar FHE

Perspectivas Futuras

A tecnologia FHE ainda está em fase inicial, enfrentando diversos desafios:

1. Baixa eficiência, alto custo computacional
2. Dificuldade elevada na implementação do projeto
3. Perspectivas comerciais incertas
4. Falta de investimento de capital

Mas com o desenvolvimento de chips dedicados e a entrada de mais fundos, espera-se que a FHE traga transformações em áreas como defesa, finanças e saúde, liberando o potencial dos dados de privacidade. O futuro do desenvolvimento da FHE é promissor.