FHE: Con đường tương lai của tính toán riêng tư

Mã hóa đồng nhất ( FHE ) là một công nghệ mã hóa tiên tiến, cho phép tính toán trực tiếp trên dữ liệu đã mã hóa. Điều này có nghĩa là có thể xử lý thông tin nhạy cảm trong khi vẫn bảo vệ quyền riêng tư. FHE có nhiều ứng dụng tiềm năng trong các lĩnh vực tài chính, y tế, điện toán đám mây, nhưng hiện tại đang phải đối mặt với thách thức về chi phí tính toán lớn.

Nguyên tắc cơ bản của FHE

Ý tưởng cốt lõi của FHE là sử dụng đa thức để ẩn dữ liệu gốc. Ví dụ, số 2 được mã hóa có thể:

1. Chọn một đa thức khóa s(x)
2. Tạo một đa thức ngẫu nhiên a(x)
3. Thêm một đa thức "nhiễu" nhỏ e(x)
4. Kết quả mã hóa: c(x) = 2 + a(x)*s(x) + e(x)

Khi giải mã, chỉ cần biết khóa s(x), có thể phục hồi dữ liệu gốc 2 từ c(x).

Thách thức chính mà FHE phải đối mặt là sự gia tăng tiếng ồn. Mỗi lần tính toán đều làm tiếng ồn lớn hơn, cuối cùng có thể dẫn đến việc không giải mã chính xác được. Để giải quyết điều này, các nhà nghiên cứu đã đề xuất một số kỹ thuật:

• Chuyển đổi khóa: Giảm kích thước văn bản mã hóa
• Chuyển đổi mô-đun: Giảm tiếng ồn
• Tự khởi động: Đặt lại tiếng ồn về mức ban đầu

Hiện tại, các giải pháp FHE phổ biến đều sử dụng công nghệ tự khởi động, nhưng chi phí tính toán vẫn còn rất lớn.

Vấn đề mà FHE đang đối mặt

So với tính toán thông thường, chi phí tính toán FHE cao hơn vài bậc. Theo ước tính của Cơ quan Dự án Nghiên cứu Quốc phòng Tiên tiến Hoa Kỳ (DARPA), tốc độ tính toán FHE chậm hơn khoảng 1 triệu lần so với tính toán thông thường.

Để tăng tốc FHE, DARPA đã khởi động chương trình DPRIVE, bắt đầu từ một số khía cạnh sau:

1. Tăng độ dài từ của bộ xử lý
2. Phát triển bộ xử lý ASIC chuyên dụng
3. Xây dựng kiến trúc song song MIMD

Tuy nhiên, kế hoạch này tiến triển chậm, vẫn còn khoảng cách so với mục tiêu dự kiến.

Ứng dụng của mã hóa đồng cấu hoàn toàn trong blockchain

Trong lĩnh vực blockchain, FHE chủ yếu được sử dụng để bảo vệ quyền riêng tư dữ liệu, bao gồm:

• Giao dịch riêng tư trên chuỗi
• Bảo vệ quyền riêng tư dữ liệu đào tạo AI
• Bỏ phiếu trên chuỗi ẩn danh
• Bảo vệ MEV

Tuy nhiên, FHE cũng đối mặt với thách thức về hiệu suất và nhu cầu tài nguyên tính toán.

Dự án chính

Hiện tại, các dự án chính trong lĩnh vực FHE bao gồm:

• Zama: Dựa trên giải pháp TFHE, cung cấp đầy đủ chuỗi công cụ phát triển.
• Fhenix: Xây dựng mạng Layer 2 ưu tiên quyền riêng tư
• Privasea: Tập trung vào bảo vệ quyền riêng tư dữ liệu LLM
• Inco Network: Xây dựng mạng FHE Layer 1
• Arcium: Tích hợp các công nghệ như FHE, MPC và ZK
• Mind Network: Kết hợp Restaking và kiến trúc subnet FHE
• Octra: Sử dụng công nghệ hypergraphs độc đáo để hiện thực hóa FHE

Triển vọng tương lai

Công nghệ FHE vẫn đang ở giai đoạn đầu và phải đối mặt với nhiều thách thức:

1. Hiệu suất thấp, chi phí tính toán lớn
2. Độ khó trong việc thực hiện dự án cao
3. Triển vọng thương mại không rõ ràng
4. Thiếu đầu tư vốn

Nhưng với sự phát triển của các chip chuyên dụng và sự đổ vào của nhiều vốn, FHE có khả năng mang lại sự biến đổi trong các lĩnh vực quốc phòng, tài chính, y tế, v.v., giải phóng tiềm năng của dữ liệu riêng tư. Sự phát triển trong tương lai của FHE đáng được mong chờ.