Застосування та розвиток технології FHE в області Блокчейн

Технології криптографії займають важливе місце в прогресі людської цивілізації, особливо в сфері інформаційної безпеки та захисту приватності, де вони відіграють ключову роль. Вони забезпечують надійний захист для передачі та зберігання даних, а система асиметричного шифрування з відкритими та закритими ключами та хеш-функції були творчо поєднані Сатоші Накамото, який розробив механізм доказу роботи для вирішення проблеми подвоєного витрат, що сприяло народженню Біткоїна і відкриттю епохи Блокчейн.

З розвитком індустрії Блокчейн з'являється ряд передових криптографічних технологій, серед яких найбільш виділяються нульові знання (ZKP), багатосторонні обчислення (MPC) та повна гомоморфна криптографія (FHE). Ці технології широко використовуються в багатьох сценаріях, таких як поєднання ZKP з рішеннями Rollup для вирішення проблеми масштабованості Блокчейн, а також поєднання MPC із системою публічних та приватних ключів для сприяння масовому застосуванню точок входу для користувачів. FHE, яка вважається одним із священних граалів криптографії, завдяки своїм унікальним властивостям дозволяє третім сторонам виконувати будь-які обчислення та операції з зашифрованими даними без розшифрування, реалізуючи комбіновані обчислення з приватністю на ланцюгу та відкриваючи нові можливості для багатьох галузей.

Огляд FHE

FHE( Повна гомоморфна криптографія) має ключову характеристику, що дозволяє виконувати обчислення та операції над зашифрованими даними, які можуть безпосередньо відображатися на відкритих даних, тобто зберігати математичні властивості зашифрованих даних незмінними. У FHE "F" означає, що ця гомоморфність досягла нового рівня, що дозволяє проводити необмежену кількість обчислень та операцій над зашифрованими даними.

У галузі FHE Microsoft та Zama продемонстрували помітний вплив завдяки своїм видатним відкритим продуктам. Вони забезпечили розробників стабільною та ефективною реалізацією FHE, що значно сприяло розвитку та застосуванню технології FHE.

SEAL від Microsoft підтримує повну гомоморфну криптографію та часткову гомоморфну криптографію, пропонуючи ефективний C++ інтерфейс, інтегруючи різні оптимізаційні алгоритми для підвищення продуктивності. TFHE від Zama зосереджується на високопродуктивній повній гомоморфній криптографії, надаючи послуги через C інтерфейс, використовуючи передові оптимізаційні технології для досягнення швидшої швидкості та нижчого споживання ресурсів.

fhEVM технологія

Для реалізації FHE на Блокчейн компанія Zama представила продукт fhEVM. fhEVM є повністю гомоморфним EVM, що підтримує Solidity для реалізації приватних обчислень, що дозволяє розробникам використовувати технологію FHE в смарт-контрактах Ethereum для забезпечення захисту приватності та безпечних обчислень.

fhEVM основні характеристики включають:

• Завдяки інтеграції попередньо скомпільованого контракту Zama FHE, забезпечується підтримка операцій FHE
• Створення спеціальних зон пам'яті та зберігання EVM для FHE, призначених для зберігання, читання, запису та перевірки зашифрованих текстів FHE
• Механізм розшифрування, спроектований на основі розподіленого порогового протоколу
• Бібліотека контрактів Solidity, що знижує поріг розробки, проектує типи даних FHE шифрування, типи операцій тощо

FHE-Ролапи

Fhenix як піонер активно досліджує поєднання fhEVM з технологією Rollup, пропонуючи створення рішення Layer2 типу FHE-Rollups. Враховуючи, що ZK Rollups пов'язані з складним механізмом ZKP і вимагають величезних обчислювальних ресурсів, Fhenix обрав рішення Optimistic Rollups.

Технологічний стек Fhenix включає:

• Варіант fraud prover Arbitrum Nitro, який може проводити доказування шахрайства в WebAssembly
• Ядро бібліотеки fheOS надає функції, необхідні для інтеграції логіки FHE в смарт-контракти
• Порогова служба мережі ( TSN ), управління секретним спільним ключем мережі, відповідальний за розшифрування даних та інші завдання

FHE Копрограми

Fhenix впроваджує модуль Relay, що дозволяє різним публічним блокчейнам, L2 та L3 мережам підключатися до FHE Coprocessors для використання функцій FHE. Fhenix у партнерстві з EigenLayer, через механізм Restaking, забезпечує більш швидкий сервісний канал для FHE Coprocessors, підвищуючи ефективність та гнучкість.

Сценарії застосування FHE

Технологія FHE демонструє широкі перспективи застосування в сферах повноцінних ігор, DeFi та ШІ:

• Гра з повною ланцюговою конфіденційністю: забезпечення криптозахисту для ігрової економіки, запобігання маніпуляціям у реальному часі, захист конфіденційності гравців
• DeFi/MEV: захист чутливих даних у DeFi, зниження ризику атак MEV
• AI:Дозволити AI обробляти зашифровані дані, захищаючи особисті дані

Проект екосистеми FHE

Окрім Zama та Fhenix, в екосистемі FHE є ще ряд проектів, на які варто звернути увагу:

• Sunscreen: самостійно розроблений компілятор FHE, підтримує перетворення FHE традиційних мов програмування
• Mind Network: мережа FHE, об'єднана з механізмом повторного стейкінгу EigenLayer
• PADO Labs: інтеграція ZKP та FHE zkFHE
• Arcium: поєднання паралельних конфіденційних обчислень з FHE
• Inco Network: зосереджено на оптимізації витрат і ефективності обчислень FHE на Layer1
• Treat: Команда Shiba спільно з Zama створює FHE Layer3
• octra: підтримує мережу FHE з ізольованим виконавчим середовищем
• BasedAI: Впровадження функціональності FHE в LLM моделі через розподілену мережу
• Encifher: проект FHEML навколо FHE
• Privasea: прагне реалізувати захист конфіденційності даних у процесі ML-інференції в галузі AI за допомогою FHE-мережі

Неприбуткові дослідницькі та освітні установи, такі як FHE.org та FHE Onchain, надають цінні академічні ресурси для екосистеми.

Перспективи технології FHE є величезними, і з розвитком проектів, таких як Fhenix, вона має шанси на широке застосування в багатьох сферах, приносячи нові інновації та енергію в індустрію Блокчейн.