FHE, ZK та MPC: порівняльний аналіз трьох технологій шифрування

У сучасну цифрову епоху, технології шифрування є вкрай важливими для захисту безпеки даних і особистої приватності. У цій статті ми детально розглянемо три передові технології шифрування: повна гомоморфна шифрація (FHE), нульове знання (ZK) та багатосторонні безпечні обчислення (MPC), проаналізуємо їх принципи роботи, сценарії застосування та потенціал у сфері блокчейну.

Нульове знання (ZK): доведення без витоку інформації

Технологія нульових знань має на меті вирішення питання, як перевірити достовірність інформації без розкриття конкретного змісту. Вона базується на принципах криптографії, що дозволяє одній стороні довести іншій стороні існування певної таємниці, не розкриваючи жодної суттєвої інформації про цю таємницю.

Наприклад, припустимо, що хтось хоче підтвердити свою хорошу кредитну історію в компанії з прокату автомобілів, але не хоче надавати детальний банківський звіт. У такому випадку система кредитного рейтингу може слугувати як свідчення нульових знань, підтверджуючи кредитний стан, не розкриваючи конкретну фінансову інформацію.

У блокчейн-додатках технологія ZK може бути використана для захисту конфіденційності транзакцій. Наприклад, деякі анонімні шифровані валюти дозволяють користувачам здійснювати перекази, не розкриваючи свою особу, одночасно доводячи, що вони мають достатній баланс, що ефективно запобігає проблемі подвійних витрат.

Багатостороннє безпечне обчислення (MPC): спільне обчислення без витоку даних

Технологія багатостороннього безпечного обчислення в основному використовується для вирішення питання, як виконувати обчислення між кількома учасниками, не розкриваючи їх чутливу інформацію. Ця технологія дозволяє кільком учасникам співпрацювати для виконання обчислювальних завдань, але кожен учасник не повинен розкривати свої вхідні дані іншим.

Типовим сценарієм є обчислення середньої зарплати кількох людей. Учасники можуть розподілити свої дані про зарплату, обмінятися частиною інформації, а в кінці підсумувати і отримати середнє значення, але протягом всього процесу ніхто не може дізнатися конкретні суми зарплат інших.

У сфері шифрування, технологія MPC використовується для розробки безпечних мультипідписних гаманців. Цей гаманець розподіляє зберігання приватних ключів, підвищуючи безпеку коштів, одночасно спрощуючи процес управління ключами для користувачів.

Повна гомоморфна шифрування (FHE): зовнішнє шифроване обчислення

Технологія повної гомоморфної шифрування вирішує проблему того, як виконувати обчислення при збереженні даних у зашифрованому стані. Вона дозволяє обробляти зашифровані дані без необхідності їх попереднього розшифрування. Це означає, що чутливі дані можуть бути безпечно передані третім особам для обчислень, а результати обчислень все ще можуть бути правильно розшифровані власником даних.

FHE має широкий потенціал застосування в галузі хмарних обчислень та штучного інтелекту. Наприклад, медичні установи можуть передавати зашифровані дані пацієнтів постачальникам хмарних послуг для аналізу, не турбуючись про витік конфіденційності даних.

У сфері блокчейн технологій, технологія FHE може бути використана для підвищення рівня децентралізації мережі PoS (доказ долі). Використовуючи FHE, можна запобігти плагіату результатів перевірки між верифікаційними вузлами, що заохочує кожен вузол до незалежних обчислень та верифікації.

Крім того, FHE також може бути використано в децентралізованих системах голосування, щоб забезпечити справедливість і конфіденційність процесу голосування, запобігаючи появі явища голосування за настроєм.

Технічне порівняння

Хоча ці три технології спрямовані на захист конфіденційності та безпеки даних, між ними існують відмінності в сценаріях застосування та технологічній складності:

1. Основні акценти застосування:

   • ZK акцентує увагу на тому, як довести
   • MPC увага на тому, як спільно обчислювати
   • FHE зосереджується на тому, як шифрувати для підтримки аутсорсингових обчислень

2. Технічна складність:

   • Реалізація ZK вимагає глибоких знань математики та програмування
   • MPC стикається з проблемами синхронізації та ефективності зв'язку під час багатосторонньої співпраці
   • Хоча FHE теоретично є дуже привабливим, обчислювальна складність у реальних застосуваннях залишається великою проблемою.

Розвиток і застосування цих шифрувальних технологій є вкрай важливими для захисту безпеки даних і особистої конфіденційності в нашому повсякденному житті. З постійним прогресом технологій ми можемо очікувати побачити більше інноваційних рішень для захисту конфіденційності в різних сферах.