FHE: A estrela do futuro da computação de privacidade

FHE( a criptografia homomórfica completa ) é uma tecnologia de criptografia avançada que permite realizar cálculos diretamente sobre dados criptografados, possibilitando o processamento de dados sob proteção de privacidade. Esta tecnologia possui amplas perspectivas de aplicação em vários campos, como finanças, saúde e computação em nuvem, mas atualmente ainda enfrenta desafios como altos custos computacionais e baixa escalabilidade, estando a uma certa distância de uma adoção comercial em larga escala.

Princípios básicos do FHE

A ideia central do FHE é ocultar a informação original através de polinómios e transformar o cálculo em forma de circuito. Os passos específicos incluem:

1. Escolha o polinómio de chave e o polinómio aleatório
2. Gerar pequenos polinómios de "erro"
3. Criptografar o texto em claro
4. Converter o processo de cálculo em circuito

Durante este processo, para garantir a segurança, foi introduzido ruído, mas o ruído pode acumular-se à medida que o número de cálculos aumenta, o que pode eventualmente levar à impossibilidade de recuperar o texto original. Para resolver este problema, foram propostas várias técnicas:

• Mudança de chave: compressão do texto cifrado, mas introduzindo um pouco de ruído
• Módulo de alternância: reduzir o orçamento de ruído
• Bootstrap: Reiniciar 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 problema do FHE é a eficiência computacional extremamente baixa. Em comparação com a computação normal, o custo computacional do FHE pode ser até bilhões de vezes maior. Para isso, a DARPA lançou o programa DPRIVE, cujo objetivo é aumentar a velocidade de cálculo do FHE para 1/10 da computação normal. Isso será abordado principalmente a partir dos seguintes aspectos:

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

Mas o plano avança lentamente, ainda há uma grande distância até ao objetivo.

Aplicações de FHE na blockchain

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

• Proteção de privacidade na cadeia
• Privacidade dos dados de treinamento de IA
• Privacidade de votação on-chain
• Revisão de transações em blockchain

FHE também é visto como uma das soluções potenciais para o problema MEV. Mas devido a questões de eficiência, a sua aplicação na blockchain ainda é limitada.

Apresentação dos principais projetos

Os principais projetos na área de FHE atualmente incluem:

• Zama: fornece uma cadeia de ferramentas de desenvolvimento baseada em TFHE
• Fhenix: Construindo Layer 2 com foco na privacidade
• Privasea: Focado em operações de dados LLM
• Inco Network: Construído sobre fhEVM Layer 1
• Arcium: Integração de tecnologias como FHE, MPC e ZK
• Mind Network: Combina Restaking para fornecer segurança

Entre eles, a Zama, como fornecedor de infraestrutura, forneceu suporte técnico a vários projetos.

Perspectivas Futuras

Embora a tecnologia FHE ainda esteja em fase inicial e enfrente muitos desafios, seu potencial para proteção da privacidade é enorme. Com mais investimento e talentos, bem como o desenvolvimento de chips dedicados, espera-se que a FHE traga profundas transformações em áreas como defesa, finanças e saúde. Com a chegada da era da computação quântica, a importância da tecnologia FHE será ainda mais evidente.