FHE 기술의 비밀을 밝히다: 영지식 기술을 넘어서는 데이터 프라이버시 솔루션 탐구

2009년 비트코인이 등장한 이후 블록체인 기술은 단순한 암호화폐 원장에서 분산형 애플리케이션에 널리 사용되는 플랫폼으로 극적인 발전을 이루었습니다. 불변성, 투명성 및 분산화와 같은 기본 속성은 블록체인을 안전한 데이터 거래를 위한 견고한 프레임워크로 확립하여 기존 중개자의 필요성을 제거했습니다.

블록체인 기술이 발전했지만 데이터 개인 정보 보호에 대한 우려는 여전히 남아 있습니다. 블록체인은 암호화를 통해 데이터 전송의 보안을 보장하지만, 데이터를 처리하기 위해 수행되는 암호 해독 프로세스에는 잠재적인 보안 허점이 있을 수 있습니다. 이 취약점은 분산형 애플리케이션(dApp) 및 Web3 프레임워크 내에서 실행되는 금융 시스템과 같이 데이터 기밀성과 무결성이 중요한 영역에서 특히 중요합니다.

이러한 위험을 완화하기 위해 FHE(완전 동형 암호화) 및 ZKP(영지식 증명)와 같은 고급 암호화 방법이 점점 더 중요해지고 있습니다. 이러한 기술은 근본적인 민감한 정보를 공개하지 않고 데이터의 기밀성을 계산하고 확인하는 혁신적인 방법을 제공합니다.

이 기사에서는 블록체인 애플리케이션의 개인 정보 보호를 향상시키는 데 있어 FHE 및 ZKP의 핵심 역할에 대한 심층 분석을 제공하고 미래 블록체인 데이터 개인 정보 보호 분야에서 이러한 기술의 개발 잠재력의 중요성을 강조할 것입니다.

소개

FHE와 ZKP의 역사는 수십 년 전으로 거슬러 올라갑니다. 두 가지 모두 시간이 지남에 따라 상당한 발전을 이루었으며 여전히 데이터 개인 정보 보호를 강화하는 데 중요한 역할을 하고 있습니다.

완전 동형 암호화(FHE)

FHE는 암호화된 데이터에 대해 직접 기능을 수행할 수 있도록 하여 프로세스 전반에 걸쳐 기밀성을 유지하는 정교한 암호화 방법입니다. 기본적으로 FHE는 저장 및 계산 중에 데이터를 암호화하여 암호화를 키 소유자만 출력을 해독할 수 있는 안전한 "블랙 박스"로 취급합니다. FHE 개념은 암호화된 데이터를 안전하게 처리할 수 있도록 컴퓨터 하드웨어를 수정하기 위해 1978년에 처음 제안되었습니다. 그러나 2009년이 되어서야 컴퓨팅 성능의 발전으로 인해 실행 가능한 FHE 솔루션이 출시되었습니다. 이러한 획기적인 발전은 주로 Craig Gentry의 혁신적인 작업으로 이 분야에서 중요한 이정표를 세웠기 때문입니다.

<img src="https://img.php.cn/upload/article/000/887/227/171506727041753.png" alt="FHE 기술의 비밀을 밝히다: 영지식 기술을 넘어서는 데이터 프라이버시 솔루션 탐구">图片来源于 Zama

핵심 용어 설명:

• 완전 동형(Fully): 암호화된 데이터에 대해 덧셈, 곱셈 등 다양한 연산을 수행할 수 있는 능력을 나타냅니다.
• 동형: 암호화된 데이터를 복호화하지 않고 직접 계산을 수행하는 기능을 말합니다.
• 암호화: 무단 액세스를 방지하기 위해 정보를 안전한 형식으로 변환하는 프로세스를 설명합니다.

FHE 분야는 2009년 이후 상당한 발전을 이루었습니다. 2013년에는 재선형화 프로세스를 단순화하고 FHE의 효율성을 크게 향상시키는 획기적인 발전이 이루어졌습니다. 이러한 개발은 암호화된 데이터에 대해 다양한 산술 연산을 수행하여 데이터 콘텐츠를 노출하지 않고도 데이터의 보안과 무결성을 보호할 수 있는 FHE의 능력을 보여줍니다.

영지식 증명(ZKP)

ZKP는 1985년 Shafi Goldwasser, Silvio Micali 및 Charles Rackoff의 세미나 논문 "Knowledge Complexity of Interactive Proof Systems"에서 처음 제안되었습니다. ZKP는 원래 이론적인 개념이었으며 2012년 zk-SNARK가 등장한 후에야 상당한 발전을 이루었습니다. zk-SNARK는 거의 모든 정보를 공개하지 않고도 모든 계산의 신뢰성을 확인할 수 있는 ZKP 유형입니다.

일반적인 ZKP에는 증명자와 검증자의 두 가지 주요 역할이 있습니다. 증명자의 목표는 특정 진술을 확인하는 것이고, 검증자의 역할은 추가 정보를 배우지 않고 진술의 진실성을 평가하는 것입니다. 이 접근 방식을 통해 증명자는 진술을 검증하는 데 필요한 필수 증거만 공개할 수 있으므로 데이터의 기밀성이 보호되고 개인정보 보호가 강화됩니다.

블록체인 기술과 암호화폐의 등장으로 ZKP의 실제 적용이 극적으로 증가했습니다. 이는 개인 거래를 촉진하고 스마트 계약 보안을 강화하는 데 중요합니다. zk-SNARK의 출현으로 zCash, zkRollups 및 zkEVM과 같은 솔루션이 개발되어 한때 학문적 추구였던 것을 실제 응용 프로그램으로 가득 찬 생태계로 변화시켰습니다. 이러한 변화는 이더리움과 같은 분산형 시스템을 보호하고 강력한 개인정보 보호에 초점을 맞춘 디지털 인프라를 추진하는 데 있어 ZKP의 관련성이 커지고 있음을 강조합니다.

ZK vs FHE

FHE와 ZKP 사이에는 몇 가지 유사점이 있지만 주요 기능적 차이가 있습니다. FHE는 원본 데이터를 유출하거나 액세스하지 않고 암호화된 데이터에 대해 직접 계산을 수행하여 기본 정보를 노출하지 않고 정확한 결과를 생성할 수 있습니다.

图片来源于 Morten Dahl的研讨会

두 기술은 다음 측면에서 다릅니다.

암호화 계산

ZKP는 보안 섹스를 손상시키지 않으면서 여러 사용자의 암호화된 데이터(예: 개인 ERC-20 토큰)를 처리하는 데 어려움이 있습니다. 이와 대조적으로 FHE는 블록체인 네트워크에 더 큰 유연성과 구성성을 제공하여 이 점에서 탁월합니다. 그러나 ZKP에는 각각의 새로운 네트워크 또는 자산에 대한 맞춤형 통합이 필요한 경우가 많습니다.

확장성

현재 ZKP는 FHE보다 확장성이 뛰어난 것으로 널리 알려져 있습니다. 그러나 기술이 계속 발전함에 따라 FHE의 확장성은 향후 몇 년 동안 향상될 것으로 예상됩니다.

복잡한 계산

FHE는 암호화된 데이터에 대해 복잡한 계산을 수행하는 데 이상적이므로 기계 학습, 보안 MPC 및 완전 개인 계산과 같은 애플리케이션에 이상적입니다. 이와 대조적으로 ZKP는 일반적으로 특정 값을 유출하지 않고 증명하는 등 간단한 작업에 사용됩니다.

범용 적용 가능성

ZKP는 인증, 인증 및 확장성과 같은 특정 응용 분야에서 탁월합니다. 그러나 FHE는 보안 클라우드 컴퓨팅, 개인 정보 보호 인공 지능, 기밀 데이터 처리 등 광범위한 응용 분야에서 사용될 수 있습니다.

이 비교는 각 기술의 고유한 장점과 한계를 강조하고 다양한 시나리오와의 관련성을 보여줍니다. 두 기술 모두 블록체인 애플리케이션의 중요한 구성 요소이지만 ZKP는 현재 더 성숙한 애플리케이션 기록을 보유하고 있습니다. 그럼에도 불구하고, FHE는 앞으로 더욱 발전할 것으로 예상되며, 앞으로는 개인정보 보호에 더욱 적합한 솔루션이 될 수 있습니다.

ZKP와 FHE의 공동 애플리케이션

일부 애플리케이션에서는 ZKP와 FHE를 결합하는 흥미로운 방법을 시도했습니다. 특히 Craig Gentry와 동료들은 통신 오버헤드를 줄이기 위해 하이브리드 완전 동형 암호화 기술을 사용하는 방법을 연구했습니다. 이러한 혁신적인 기술은 다양한 블록체인 시나리오에 적용되었으며 다른 영역에서도 활용될 가능성이 있습니다.

ZKP와 FHE 조합의 잠재적인 응용 분야는 다음과 같습니다.

1. 보안 클라우드 컴퓨팅: FHE는 데이터를 암호화하고 ZKP는 데이터의 정확성을 확인하므로 원본 데이터를 노출하지 않고 클라우드에서 보안 컴퓨팅을 수행할 수 있습니다.

2. 전자 투표: 이 조합은 투표용지의 기밀성을 보장하고 정확한 투표 집계를 확인합니다.

3. 금융 거래: 금융 부문에서 이 통합은 거래의 기밀성을 유지하는 동시에 당사자가 세부 정보를 공개하지 않고 정확성을 확인할 수 있도록 합니다.

4. 의료 진단: 의료 데이터는 암호화되어 민감한 환자 정보에 접근하지 않고도 진단을 확인할 수 있는 의료 제공자가 분석할 수 있습니다.

ZKP와 FHE의 공동 애플리케이션은 애플리케이션의 신원 및 데이터 보안을 강화할 것을 약속하며 추가 탐색 및 연구 가치가 충분히 있습니다.

현재 FHE 프로젝트

다음은 블록체인 분야에 FHE 기술을 적용하기 위한 일부 프로젝트입니다.

• Zama: 블록체인 및 인공 지능을 위한 FHE 솔루션 개발에 전념하는 오픈 소스 암호화 회사입니다.

• Secret Network: 개인정보 보호 스마트 계약 기능을 통합한 2020년 출시된 블록체인 플랫폼입니다.

• 선스크린: FHE 및 ZKP용으로 설계된 컴파일러입니다.

• Fhenix: FHE 기술을 활용하는 기밀 레이어 2 블록체인입니다.

• Mind Network: FHE 기반의 범용 재스테이킹 롤업 솔루션입니다.

• Privasea: 암호화된 데이터에 대한 계산을 용이하게 하기 위해 FHE 기술을 사용하는 데이터 인프라 플랫폼입니다.

요약

FHE는 특히 클라우드 컴퓨팅 공간에서 사이버 보안의 필수적인 부분으로 빠르게 자리매김하고 있습니다. Google 및 Microsoft와 같은 업계 거대 기업은 개인 정보를 침해하지 않고 고객 데이터를 안전하게 처리하고 저장하는 기술을 채택하고 있습니다.

이 기술은 플랫폼 전반에 걸쳐 데이터 보안을 재정의하여 전례 없는 개인 정보 보호 시대를 예고합니다. 이러한 미래를 달성하려면 FHE 및 ZKP와 같은 기술의 지속적인 발전이 필요합니다. 암호화 전문가, 소프트웨어 엔지니어, 하드웨어 전문가, 정책 입안자를 포함한 여러 분야의 협업은 규제 환경을 탐색하고 광범위한 채택을 촉진하는 데 중요합니다.

새로운 디지털 주권 시대로 나아가면서 데이터 개인 정보 보호와 보안이 원활하게 융합되는 맥락에서 FHE 및 ZKP와 같은 분야의 최신 개발 상황을 최신 상태로 유지하는 것이 중요합니다. 정보를 최신 상태로 유지하면 진화하는 환경을 효과적으로 탐색하고 이러한 고급 암호화 도구의 잠재력을 최대한 활용할 수 있습니다.

위 내용은 FHE 기술의 비밀을 밝히다: 영지식 기술을 넘어서는 데이터 프라이버시 솔루션 탐구의 상세 내용입니다. 자세한 내용은 PHP 중국어 웹사이트의 기타 관련 기사를 참조하세요!