La nouvelle tempête technologique prédite par Vitalik : L’essor du FHE remodèle le monde du chiffrement

Introduction

Avantages du cryptage entièrement homomorphique : par rapport aux algorithmes de cryptage traditionnels, sa caractéristique unique est qu'un tiers peut effectuer n'importe quel nombre de calculs et d'opérations sur des données cryptées sans les déchiffrer, offrant ainsi une confidentialité informatique offrant de nouvelles possibilités.

Définition de FHE

Chiffrement entièrement homomorphe (FHE) : permet d'effectuer des formes spécifiques d'opérations algébriques sur le texte chiffré. Le résultat déchiffré est le même que le résultat de l'exécution de la même opération sur le texte brut. cohérent. Par rapport à la preuve sans connaissance, le plus grand avantage du chiffrement entièrement homomorphe est qu'il donne au cloud la possibilité d'effectuer des calculs sur des données chiffrées, protégeant ainsi les informations sensibles de tout accès tiers.

Le cryptage entièrement homomorphe (FHE) peut être décomposé pour comprendre :

• Le HE dans FHE représente la technologie de cryptage homomorphe. Sa caractéristique principale est qu'il permet des calculs et des opérations sur le texte chiffré, et ces opérations peuvent être directement mappées à In. en clair, les propriétés mathématiques des données cryptées restent inchangées ; le F dans

• FHE signifie que cet homomorphisme a atteint un nouveau niveau, permettant des calculs et des opérations illimités sur les données cryptées.

Comparaison de FHE, ZK et MPC

Dans le domaine de la confidentialité, les trois technologies à la pointe de la technologie industrielle sont : FHE, ZK et MPC.

Le cryptage entièrement homomorphe (FHE) peut effectuer diverses opérations sur les données cryptées sans les déchiffrer au préalable, de sorte que la confidentialité des données soit extrêmement protégée. Dans le même temps, FHE offre de solides garanties de sécurité dans des domaines tels que le cloud computing et la blockchain.

Zero-knowledge proof (ZK) est une technologie de cryptographie avancée qui joue un rôle clé dans la protection de la confidentialité des données et dans la garantie de l'exactitude des faits. Grâce à ZK, une partie peut prouver l'authenticité d'une certaine déclaration à une autre partie sans révéler les données spécifiques liées à la déclaration, protégeant ainsi efficacement la vie privée de la personne concernée. ZK est largement utilisé, notamment dans la création de solutions de mise à l'échelle de la blockchain, comme les zk-rollups.

Le calcul multipartite (MPC) est un modèle informatique basé sur la technologie de cryptographie, qui peut protéger les données privées des participants et effectuer des tâches informatiques sans exposer les entrées privées. La technologie MPC décompose le processus de calcul en plusieurs étapes et introduit des opérations de cryptage et de décryptage à chaque étape, permettant ainsi à plusieurs parties de participer au calcul sans divulguer d'informations privées.

Il ressort de la comparaison ci-dessus que la technologie FHE se concentre sur l'exécution de calculs sans décrypter les données, protégeant ainsi la confidentialité des données ; la technologie ZK se concentre sur la preuve de l'exactitude de la déclaration tout en protégeant la confidentialité de la technologie MPC ; s'engage à mettre en œuvre des calculs sécurisés multipartites pour garantir la confidentialité et la sécurité des participants pendant le processus de calcul.

Importance de FHE

Meilleure protection de la vie privée et de la sécurité : FHE garantit la confidentialité et la sécurité des données pendant le traitement et le calcul en cryptant les données, empêchant ainsi les fuites de données et les attaques. Cette méthode de cryptage utilise des principes mathématiques et une technologie de cryptographie pour permettre d'effectuer des calculs sécurisés dans un environnement informatique en nuage. Pendant le processus de calcul, personne, y compris le processeur de données, ne peut visualiser le contenu original des données, garantissant ainsi que. le contenu original n'est pas exposé. Finalité des données.

Possède davantage de scénarios d'utilisation : FHE peut être appliqué pour sécuriser le traitement des données dans le domaine financier, la protection de la vie privée dans le domaine médical, le cloud computing sécurisé, le vote électronique, la transmission sécurisée de données dans l'Internet des objets et d'autres domaines. Grâce à la technologie FHE, diverses industries peuvent réaliser un traitement et une transmission sécurisés des données, garantir la sécurité des informations confidentielles des utilisateurs et promouvoir le développement numérique et intelligent de diverses industries. Par conséquent, FHE propose une gamme de scénarios d’application plus large que ZK et MPC dans Web 2 et Web 3.

Projets clés dans le domaine FHE

Zama

Zama est un projet axé sur la technologie de cryptage entièrement homomorphe.

Ce projet se concentre sur le développement et la promotion de solutions FHE pour protéger la confidentialité des données dans le domaine de la blockchain et de l'intelligence artificielle. Le cryptage entièrement homomorphe est la technologie de base de Zama, qui permet d'effectuer des calculs arbitraires sur des données cryptées sans décryptage, garantissant ainsi la confidentialité des données pendant le traitement. Zama fournit un ensemble puissant de bibliothèques et de solutions FHE open source qui permettent à tous, des développeurs indépendants aux grandes entreprises, de créer des applications cryptées de bout en bout sans rien connaître en cryptographie pour commencer.

Les produits et services de Zama sont principalement destinés à des secteurs tels que la santé, les services financiers, la publicité, la défense, la biométrie et la sécurité gouvernementale. Grâce à sa technologie, Zama est en mesure de fournir à ces industries des solutions d'apprentissage automatique et de contrats intelligents préservant la confidentialité. En outre, Zama participe activement à divers projets de coopération visant à promouvoir davantage l'application de sa technologie FHE. Par exemple, elle a collaboré avec Mind Network pour intégrer sa solution Concrete ML au réseau de vérification FHE de Mind Network, établissant ainsi une nouvelle norme pour la vérification décentralisée de l'IA. Coopérer avec Privasea pour explorer conjointement les domaines de l'IA, de la sécurité des données et du ML, et développer une série d'applications d'IA protégeant la confidentialité basées sur la plateforme ZAMA-ConcreteML.

Zama a finalisé une ronde de financement de série A de 73 millions de dollars, dirigée par Multicoin Capital et Protocol Labs, avec la participation également de Metaplanet, Blockchange Ventures, Vsquared Ventures et Stake Capital.

Fhenix

Fhenix est ​​une solution de couche 2 basée sur Ethereum et alimentée par des rollups FHE et des coprocesseurs FHE.

Fhenix est entièrement compatible avec la machine virtuelle Ethereum (EVM) et fournit une prise en charge complète du langage Solidity. Il peut exécuter des contrats intelligents basés sur FHE et mettre en œuvre des calculs confidentiels sur la chaîne. Contrairement aux autres solutions, Fhenix n'utilise pas zkFHE, mais adopte Optimistic Rollup au lieu de ZK Rollup. Il utilise également la technologie FHE de Zama pour obtenir la confidentialité en chaîne via fhEVM et se concentre sur la technologie et les applications TFHE (Threshold FHE). La technologie TFHE peut réaliser un cryptage entièrement homomorphe avec la participation de plusieurs parties, offrant ainsi une solution plus fiable pour protéger la confidentialité des utilisateurs et la sécurité des données. Le lancement de Fhenix apportera davantage de protection de la vie privée et de sécurité à l’écosystème Ethereum et favorisera l’application et le développement de la technologie blockchain dans davantage de domaines.

Le 2 avril 2024, Fhenix a annoncé qu'elle coopérerait avec EigenLayer pour développer le coprocesseur FHE, dans l'espoir d'introduire FHE dans les contrats intelligents. Le soi-disant « coprocesseur FHE » se concentre sur l'exécution de calculs sur des données cryptées sans déchiffrer au préalable les informations. Les tâches de calcul FHE n'ont pas besoin d'être traitées sur Ethereum, L2 ou L3, mais sont gérées par un processeur désigné. Le coprocesseur FHE sera protégé par les mécanismes de jalonnement FHE Rollup et EigenLayer de Fhenix. Selon la feuille de route, Fhenix prévoit de lancer le réseau principal en janvier 2025.

En septembre 2023, Fhenix a finalisé une ronde de financement d'amorçage de 7 millions de dollars américains, dirigée par Sora Ventures, Multicoin Capital et Collider Ventures, avec la participation de Node Capital, Bankless, HackVC, TaneLabs et Metaplanet. En combinant la technologie de cryptage entièrement homomorphique et les solutions Ethereum L2, le projet Fhenix apporte des capacités informatiques confidentielles innovantes au domaine de la blockchain et montre un large potentiel d'application dans plusieurs domaines.

Secret network

Secret Network est un projet blockchain dédié à la confidentialité et vise à fournir une protection de la vie privée aux applications décentralisées (DApps). Le projet permet aux développeurs de créer de nouveaux types d'applications sans autorisation et préservant la confidentialité.

Secret Network est une blockchain de couche 1 construite à l'aide du SDK Cosmos et de Tendermint BFT, et est une plateforme de contrats intelligents centrée sur la confidentialité. Il s'agit du premier projet à proposer des contrats intelligents privés sur le réseau principal. Le projet améliore ses capacités de protection de la vie privée en intégrant la technologie Intel SGX (Software Guard Extensions). Secret Network s'appelait à l'origine Enigma. Il espérait initialement s'appuyer sur l'écosystème Ethereum pour son développement. Cependant, en raison de goulots d'étranglement en termes de performances, il a été modifié pour développer une chaîne publique indépendante prenant en charge l'informatique confidentielle via le SDK Cosmos. Cette chaîne prend non seulement en charge l'informatique privée, mais permet également l'interopérabilité avec d'autres écosystèmes Cosmos, apportant ainsi la confidentialité à un large éventail de réseaux blockchain.

La principale innovation technologique de Secret Network réside dans son Intel SGX intégré, qui lui permet d'assurer aux utilisateurs la confidentialité des données tout en maintenant la transparence de la blockchain. Secret Network assure la confidentialité des données pour les applications Web 3.0 grâce à ses capacités uniques de protection de la confidentialité, favorisant le développement de la finance décentralisée et d'autres domaines.

Sunscreen

Sunscreen est un projet de blockchain axé sur la confidentialité et dédié à fournir aux ingénieurs des solutions pour créer et déployer des applications privées à l'aide de technologies cryptographiques telles que FHE.

La société a open source son propre compilateur FHE, qui est un compilateur natif basé sur Web3 qui peut convertir les fonctions Rust ordinaires en fonctions équivalentes FHE privées, offrant des performances élevées pour les opérations arithmétiques (telles que DeFi). Aucune accélération matérielle n'est requise. De plus, le compilateur FHE prend en charge le schéma BFV FHE. Pendant ce temps, Sunscreen travaille à la création d'un compilateur ZKP compatible avec le compilateur FHE pour garantir l'intégrité informatique, bien qu'à une vitesse globale plus lente lors de la preuve d'opérations homomorphes. En outre, la société recherche également un système de stockage décentralisé pour stocker le texte chiffré FHE.

Dans la future feuille de route, Sunscreen prendra d'abord en charge les transactions privées dans le testnet, puis prendra en charge les programmes privés prédéterminés et permettra éventuellement aux développeurs d'écrire des programmes privés arbitraires à l'aide de ses compilateurs FHE et ZKP.

En juillet 2022, Sunscreen a réalisé un tour de table de financement de 4,65 millions de dollars américains, dirigé par Polychain Capital, Coinbase Ventures, dao5, etc. Les investisseurs individuels incluent Naval Ravikan, le fondateur d'Entropy, Tux Pacific, etc. Sunscreen, dont les co-fondateurs incluent Ravital Solomon et MacLane Wilkison, co-fondateur du réseau de confidentialité NuCypher, vise à permettre aux ingénieurs de créer plus facilement des applications basées sur un cryptage entièrement homomorphe. Auparavant, Sunscreen avait reçu 570 000 $ en financement de pré-amorçage.

Mind network

Mind Network est une couche de re-staking optimisée par Zama dans le but d'activer HTTPZ (End-to-End Encrypted Internet Vision).

Les produits du réseau incluent MindLayer, la solution de re-staking FHE pour les réseaux AI et DePIN, MindSAP, le protocole d'adresse furtive autorisé par FHE, et FHE DataLake MindLake, créé sur la base du réseau de validateurs FHE. Les utilisateurs peuvent ré-implanter les jetons LST de BTC et ETH sur Mind Network via MindLayer, et le validateur amélioré FHE est introduit pour réaliser un processus de vérification et de calcul crypté de bout en bout. Dans le même temps, il introduit un mécanisme de consensus de preuve d'intelligence (PoI) spécialement conçu pour les tâches d'apprentissage automatique de l'IA afin de garantir une distribution équitable et sécurisée entre les validateurs FHE. Les calculs FHE peuvent également être accélérés par le matériel. MindLake est un cumul de stockage de données pour le calcul de données cryptées en chaîne.

De plus, Mind Network lance la chaîne Rollup avec AltLayer, EigenDA et Arbitrum Orbit. Le testnet de Mind Network a été lancé. En juin 2023, Mind Network a réalisé un tour de table de 2,5 millions de dollars auprès d'investisseurs tels que Binance Labs, Comma3 Ventures, SevenX Ventures, HashKey Capital, Big Brain Holdings, Arweave SCP Ventures, Mandala Capital et d'autres. Dans le même temps, il a été sélectionné pour le programme d’incubation de la cinquième saison de Binance Labs, a été sélectionné pour le programme Chainlink BUILD et a reçu la bourse de recherche de la Fondation Ethereum.

Privasea

Privasea est un projet de réseau informatique distribué qui intègre l'apprentissage automatique du cryptage entièrement homomorphique (FHEML). Il a également lancé le DApp « ImHuman » basé sur la technologie FHE pour garantir l'exactitude de la « vérification faciale » (PoH Safe). .

Une fois qu'un utilisateur crée un compte ImHuman, il ne peut pas récupérer son mot de passe s'il l'oublie. ImHuman utilisera la caméra frontale pour numériser l'image du visage et la crypter sur le téléphone mobile. Elle ne sera envoyée à aucun serveur et Privasea n'a pas l'autorisation d'y accéder. L'image du visage cryptée sera envoyée au serveur Privasea et utilisée pour générer un NFT personnel pour compléter la vérification du visage. Les utilisateurs qui réussissent la vérification PoH recevront des parachutages exclusifs. Actuellement, ImHuman n'est disponible que sur Google Play et sera bientôt disponible sur l'App Store.

Privasea a également établi l'infrastructure AI DePIN Privasea AI Network, et le réseau de test a été lancé. En établissant un réseau informatique décentralisé, le réseau de test fournit des ressources informatiques distribuées évolutives pour les tâches FHE AI, réduisant ainsi le risque de traitement centralisé des données. La solution FHE de Privasea est alimentée par l'apprentissage automatique spécifique de Zama. En mars 2024, Privasea avait finalisé un tour de table de 5 millions de dollars, avec des investisseurs tels que Binance Labs, Gate Labs, MH Ventures, K300, QB Ventures, CryptoTimes, etc. En avril, Privasea a finalisé une nouvelle ronde de financement stratégique, avec des investisseurs dont OKX Ventures, Tanelabs, un incubateur dans lequel SoftBank détient une participation, et d'autres.

Risques de la piste FHE

FHE est moins efficace : dans l'industrie actuelle de la blockchain, en raison des limitations de la puissance de calcul et des algorithmes, il est très difficile de mettre en œuvre la technologie ZK. La puissance de calcul requise par FHE est de 4 à 5 ordres de grandeur supérieure à celle de ZK (environ 1 000 à 10 000 fois), il est donc très difficile de mettre pleinement en œuvre FHE à ce stade. À ce stade, seuls les calculs d'addition et de soustraction de FHE peuvent être réalisés, mais cela nécessite encore un grand nombre de calculs, ce qui conduira à une efficacité de calcul relativement faible et nécessitera une grande puissance de calcul, et le coût augmentera également considérablement.

La demande du marché pour FHE n'est pas forte : bien que l'adoption de FHE puisse résoudre les problèmes rencontrés par certaines industries, la mise en œuvre basée sur FHE est plus difficile et coûteuse, ce qui entraîne moins de projets disposés à adopter FHE. Et pour la plupart des utilisateurs, la confidentialité est un besoin trivial. En tant que service public, peu de personnes sont prêtes à payer un supplément pour la confidentialité. La demande du marché pour le FHE n'est pas forte, ce qui conduit au fait que la volonté des différentes parties au projet de développer le FHE n'est pas très forte. Par conséquent, FHE est resté dans une phase de développement stagnant ces dernières années et n’a pas de réelle application.

Faible infrastructure de puissance de calcul : le principe de base pour pouvoir réaliser le FHE est qu'une grande quantité de puissance de calcul est requise. Les calculs d'ajout du FHE ont prouvé que le CPU ne peut pas répondre aux besoins informatiques les plus élémentaires du GPU et de l'ASIC. .Peut juste être satisfait. Mais maintenant, le monde est dans une phase de pénurie de puissance de calcul en raison de la montée en puissance de l'industrie de l'IA. Les GPU de Nvidia devraient être produits jusqu'en 2025, et les projets de puissance de calcul décentralisés dans l'industrie de la cryptographie sont dus au manque de puissance de calcul. puissance de calcul totale et bande passante. Les problèmes liés aux équipements matériels tels que TPS et TPS ne remplissent pas les conditions nécessaires au développement de FHE. Dans ce contexte de pénurie de puissance de calcul, il n’est pas réaliste de développer la filière FHE à grande échelle.

Résumé

Tout d'abord, FHE, en tant que Saint Graal de la cryptographie, peut utiliser son algorithme unique pour permettre à des tiers d'effectuer n'importe quel nombre de calculs et d'opérations sur des données cryptées sans les décrypter, offrant ainsi de nouvelles possibilités en matière de confidentialité informatique. La technologie FHE peut protéger efficacement la confidentialité des données des utilisateurs tout en garantissant un partage et un traitement sécurisés des données. Non seulement dans l’industrie de la cryptographie, mais aussi dans tous les domaines de la société réelle, il peut également jouer un rôle innovant et résoudre les problèmes de confidentialité existants dans tous les domaines.

Deuxièmement, en tant que piste précoce, FHE est confrontée à de nombreuses difficultés. L’efficacité de FHE est limitée par les limitations de la puissance de calcul et des algorithmes du secteur actuel de la blockchain, ce qui rend la mise en œuvre de la technologie FHE difficile. Bien que FHE puisse résoudre certains problèmes de l'industrie, la puissance de calcul dont il a besoin est environ 1 000 à 10 000 fois supérieure à celle de ZK. Par conséquent, il ne peut actuellement effectuer que des calculs d'addition et de soustraction de FHE. Son application est limitée par la faible demande du marché et la faiblesse de l'infrastructure informatique. Cet impact a entraîné une stagnation du développement du FHE.

En général, FHE est une piste très prometteuse et pionnière. La technologie FHE peut protéger efficacement la confidentialité des données des utilisateurs tout en garantissant un partage et un traitement sécurisés des données. Cependant, FEH rencontre de nombreuses difficultés dans sa mise en œuvre en raison d'une infrastructure limitée et d'une faible demande du marché due à des problèmes d'efficacité et de coûts. Par conséquent, l’orientation future du développement de FHE pour l’industrie de la cryptographie en est encore à ses débuts et n’a pas les conditions pour sa candidature au projet.

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