FHE: A nova fronteira da proteção de privacidade de dados

FHE( a criptografia homomórfica totalmente ) é uma tecnologia de criptografia avançada que permite realizar cálculos diretamente em dados criptografados, processando dados enquanto protege a privacidade. FHE tem aplicações potenciais em várias áreas, como finanças, saúde e computação em nuvem, mas devido ao enorme custo computacional, a comercialização ainda levará tempo.

Princípios básicos do FHE

O núcleo do FHE é usar polinômios para ocultar dados originais. Um sistema FHE simplificado pode incluir:

• Escolha um polinômio de chave s(x)
• Gerar um polinómio aleatório a(x)
• Gerar um pequeno polinômio de "ruído" e(x)
• Texto em claro m: c(x) = m + a(x)*s(x) + e(x)

Para decifrar, é necessário saber apenas s(x) para restaurar o texto em claro. A introdução de ruído visa aumentar a segurança, mas também traz desafios - o ruído se acumula com o cálculo e pode, eventualmente, levar a uma decifração incorreta.

Para resolver o problema de ruído, o FHE adotou várias técnicas:

• Mudança de chave: Reduzir o tamanho do texto cifrado
• Mudança de módulo: reduzir o orçamento de ruído
• Auto-boot: reiniciar o ruído para o nível inicial

Atualmente, as principais soluções de FHE são baseadas em técnicas de auto-inicialização, mas o custo computacional ainda é muito alto.

Desafios enfrentados pelo FHE

Os principais desafios do FHE estão nos seus enormes custos computacionais. Estima-se que os cálculos FHE sejam cerca de 1 milhão de vezes mais lentos do que os cálculos normais. Para resolver esse problema, a Agência de Projetos de Pesquisa Avançada de Defesa dos EUA (DARPA) lançou o programa DPRIVE, com o objetivo de aumentar a velocidade dos cálculos FHE para 1/10 da velocidade dos cálculos normais.

O plano DPRIVE aborda principalmente os seguintes aspectos:

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

Apesar do progresso lento, a tecnologia FHE ainda é de grande importância para a proteção de dados sensíveis, especialmente na era pós-quântica.

Aplicações do FHE na blockchain

No campo da blockchain, FHE é principalmente utilizado para proteger a privacidade dos dados, com aplicações que incluem:

• Proteção de privacidade em blockchain
• Privacidade dos dados de treino de IA
• Votação em cadeia com privacidade
• Mitigação de MEV

No entanto, o FHE também enfrenta desafios como a redução da capacidade de processamento da rede e o aumento dos requisitos de operação dos nós.

Principais projetos de FHE

Os principais projetos de FHE atualmente incluem:

• Zama: Baseado na solução TFHE, oferece uma pilha de desenvolvimento completa
• Fhenix: Construindo um Optimism Layer 2 com foco na privacidade
• Privasea: Focado em operações de dados LLM
• Inco Network: Construir FHE Layer 1
• Mind Network: combina com o modo Restaking
• Octra: utiliza tecnologia de hypergraphs única para implementar FHE

Perspectiva

A tecnologia FHE ainda está em estágio inicial e enfrenta muitos desafios. No entanto, com o desenvolvimento de chips dedicados e mais investimento de capital, espera-se que o FHE traga profundas transformações nos setores de defesa, finanças e saúde. Embora o caminho para a comercialização seja longo, o FHE tem um enorme potencial de desenvolvimento futuro como uma ferramenta importante para a proteção da privacidade.