Menyahmistikan Teknologi FHE: Meneroka Penyelesaian Privasi Data Melangkaui Teknologi Pengetahuan Sifar

Sejak kemunculan Bitcoin pada tahun 2009, teknologi blockchain telah berkembang secara dramatik, berubah daripada lejar mata wang kripto yang mudah kepada platform yang digunakan secara meluas dalam aplikasi terdesentralisasi. Sifat asasnya—ketidakbolehubahan, ketelusan dan desentralisasi—telah mewujudkan rantaian blok sebagai rangka kerja yang kukuh untuk transaksi data yang selamat, menghapuskan keperluan untuk pengantara tradisional.

Walaupun teknologi blockchain telah maju, kebimbangan mengenai privasi data kekal. Walaupun blockchain memastikan keselamatan penghantaran data melalui penyulitan, proses penyahsulitan yang dilakukan untuk memproses data boleh menunjukkan potensi lubang keselamatan. Kerentanan ini amat ketara dalam bidang yang kerahsiaan dan integriti data adalah kritikal, seperti aplikasi terdesentralisasi (dApps) dan sistem kewangan yang berjalan dalam rangka kerja Web3.

Untuk mengurangkan risiko ini, kaedah penyulitan lanjutan seperti penyulitan homomorfik sepenuhnya (FHE) dan bukti pengetahuan sifar (ZKP) telah menjadi semakin penting. Teknologi ini menyediakan cara revolusioner untuk mengira dan mengesahkan kerahsiaan data tanpa mendedahkan maklumat sensitif yang mendasari.

Dalam artikel ini, kami akan menyediakan analisis mendalam tentang peranan utama FHE dan ZKP dalam meningkatkan privasi aplikasi blockchain, dan menekankan kepentingan potensi pembangunan teknologi ini dalam bidang privasi data blockchain masa hadapan.

Pengenalan

Sejarah FHE dan ZKP berpuluh tahun berlalu. Kedua-duanya telah mengalami evolusi yang ketara dari semasa ke semasa dan masih memainkan peranan penting dalam meningkatkan privasi data.

Fully Homomorphic Encryption (FHE)

FHE ialah kaedah penyulitan canggih yang membolehkan fungsi dilakukan secara langsung pada data yang disulitkan, sekali gus mengekalkan kerahsiaannya sepanjang proses. Pada asasnya, FHE memastikan data disulitkan semasa penyimpanan dan pengiraan, menganggap penyulitan sebagai "kotak hitam" selamat di mana hanya pemilik kunci boleh menyahsulit output. Konsep FHE pertama kali dicadangkan pada tahun 1978 untuk mengubah suai perkakasan komputer bagi membolehkan pemprosesan data yang disulitkan dengan selamat. Walau bagaimanapun, hanya pada tahun 2009 penyelesaian FHE yang berdaya maju telah tersedia disebabkan oleh kemajuan dalam kuasa pengkomputeran. Kejayaan ini sebahagian besarnya disebabkan oleh Craig Gentry, yang karya inovatifnya menandakan kejayaan besar dalam bidang ini.

<img src="https://img.php.cn/upload/article/000/887/227/171506727041753.png" alt="Menyahmistikan Teknologi FHE: Meneroka Penyelesaian Privasi Data Melangkaui Teknologi Pengetahuan Sifar">图片来源于 Zama

Penjelasan istilah penting:

• Sepenuhnya homomorfik (Sepenuhnya): Menunjukkan keupayaan untuk melakukan pelbagai operasi pada data yang disulitkan, seperti penambahan dan pendaraban.
• Homomorphic: merujuk kepada keupayaan untuk melakukan pengiraan secara langsung pada data yang disulitkan tanpa menyahsulitnya.
• Penyulitan: Menghuraikan proses menukar maklumat kepada format selamat untuk menghalang capaian yang tidak dibenarkan.

Bidang FHE telah mencapai kemajuan yang ketara sejak 2009, dengan kejayaan besar yang berlaku pada tahun 2013 yang memudahkan proses penyelarasan semula dan meningkatkan kecekapan FHE dengan ketara. Perkembangan ini menunjukkan keupayaan FHE untuk melaksanakan pelbagai operasi aritmetik pada data yang disulitkan, melindungi keselamatan dan integriti data tanpa mendedahkan kandungan data.

Sifar pengetahuan bukti (ZKP)

ZKP pertama kali dicadangkan pada tahun 1985 dalam kertas mani "Kerumitan Pengetahuan Sistem Bukti Interaktif" oleh Shafi Goldwasser, Silvio Micali, dan Charles Rackoff. ZKP pada asalnya adalah konsep teori, dan tidak sampai kemunculan zk-SNARKs pada tahun 2012 barulah ia menyaksikan perkembangan yang ketara. zk-SNARKs ialah sejenis ZKP yang boleh mengesahkan ketulenan sebarang pengiraan tanpa mendedahkan hampir sebarang maklumat.

Dalam ZKP biasa, terdapat dua peranan utama: prover dan verifier. Matlamat prover adalah untuk mengesahkan pernyataan tertentu, dan peranan verifier adalah untuk menilai kebenaran pernyataan tanpa mempelajari sebarang maklumat tambahan. Pendekatan ini membenarkan prover untuk mendedahkan hanya bukti yang diperlukan yang diperlukan untuk mengesahkan kenyataan, sekali gus melindungi kerahsiaan data dan meningkatkan privasi.

Dengan peningkatan teknologi blockchain dan mata wang kripto, aplikasi praktikal ZKP telah meningkat secara mendadak. Mereka adalah penting dalam memudahkan transaksi peribadi dan meningkatkan keselamatan kontrak pintar. Kemunculan zk-SNARK telah membawa kepada pembangunan penyelesaian seperti zCash, zkRollups dan zkEVMs, mengubah apa yang pernah menjadi usaha akademik kepada ekosistem yang penuh dengan aplikasi dunia nyata. Anjakan ini menyerlahkan perkaitan ZKP yang semakin meningkat dalam mendapatkan sistem terdesentralisasi seperti Ethereum dan memacu infrastruktur digital fokus privasi yang kukuh.

ZK vs FHE

Walaupun terdapat beberapa persamaan antara FHE dan ZKP, terdapat perbezaan fungsi utama. FHE boleh melakukan pengiraan secara langsung pada data yang disulitkan tanpa membocorkan atau mengakses data asal, menghasilkan keputusan yang tepat tanpa mendedahkan maklumat asas. . Sebaliknya, FHE cemerlang dalam hal ini, memberikan fleksibiliti dan kebolehkomposisian yang lebih besar kepada rangkaian blockchain. Walau bagaimanapun, ZKP selalunya memerlukan penyepaduan tersuai untuk setiap rangkaian atau aset baharu.

Skalabilitas

Pada masa ini, ZKP secara meluas dianggap lebih berskala daripada FHE. Walau bagaimanapun, apabila teknologi terus berkembang, skalabiliti FHE dijangka bertambah baik pada tahun-tahun akan datang.

Pengiraan Kompleks

FHE sesuai untuk melakukan pengiraan kompleks pada data yang disulitkan, menjadikannya sesuai untuk aplikasi seperti pembelajaran mesin, MPC selamat dan pengiraan peribadi sepenuhnya. Sebaliknya, ZKP biasanya digunakan untuk operasi yang lebih mudah, seperti membuktikan nilai tertentu tanpa membocorkannya.

Kebolehgunaan universal

ZKP cemerlang dalam aplikasi khusus seperti pengesahan, pengesahan dan kebolehskalaan. Walau bagaimanapun, FHE boleh digunakan dalam pelbagai kawasan aplikasi yang lebih luas, termasuk pengkomputeran awan selamat, kecerdasan buatan yang memelihara privasi dan pemprosesan data sulit.

Perbandingan ini menyerlahkan kekuatan unik dan batasan setiap teknologi, menggambarkan kaitannya dengan senario yang berbeza. Kedua-dua teknologi adalah komponen penting dalam aplikasi blockchain, tetapi ZKP pada masa ini mempunyai rekod aplikasi yang lebih matang. Namun begitu, FHE dijangka akan berkembang pada masa hadapan dan mungkin menjadi penyelesaian yang lebih sesuai untuk perlindungan privasi pada masa hadapan.

Aplikasi bersama ZKP dan FHE

Sesetengah aplikasi telah mencuba cara menarik untuk menggabungkan ZKP dan FHE. Terutama, Craig Gentry dan rakan sekerja telah meneroka menggunakan teknik penyulitan homomorfik sepenuhnya hibrid untuk mengurangkan overhed komunikasi. Teknologi inovatif ini telah digunakan dalam pelbagai senario blockchain dan berpotensi untuk diterokai di kawasan lain.

Aplikasi berpotensi gabungan ZKP dan FHE termasuk:

1. Pengkomputeran awan selamat: FHE menyulitkan data, manakala ZKP mengesahkan ketepatannya, membolehkan untuk melaksanakan pengkomputeran selamat dalam awan tanpa mendedahkan data asal.

2. Pengundian Elektronik: Gabungannya memastikan kerahsiaan undi dan mengesahkan pengiraan undi yang tepat.

3. Transaksi Kewangan: Dalam sektor kewangan, penyepaduan ini mengekalkan kerahsiaan urus niaga sambil membenarkan pihak mengesahkan ketepatannya tanpa mendedahkan butiran.

4. Diagnostik Perubatan: Data perubatan disulitkan dan boleh dianalisis oleh pembekal perubatan, yang boleh mengesahkan diagnosis tanpa mengakses maklumat pesakit yang sensitif.

Aplikasi bersama ZKP dan FHE menjanjikan untuk meningkatkan identiti dan keselamatan data dalam aplikasi dan sangat berbaloi untuk penerokaan dan penyelidikan lanjut.

Projek FHE Semasa

Berikut adalah beberapa projek yang sedang berusaha untuk menerapkan teknologi FHE dalam ruang blockchain:

• Zama: sebuah syarikat kriptografi sumber terbuka yang berdedikasi untuk membangunkan penyelesaian FHE untuk blockchain dan kecerdasan buatan.

• Rangkaian Rahsia: Platform blockchain yang dilancarkan pada 2020 yang menyepadukan fungsi kontrak pintar perlindungan privasi.

• Sunscreen: Pengkompil direka untuk FHE dan ZKP.

• Fhenix: Blok blok Lapisan 2 sulit yang memanfaatkan teknologi FHE.

• Rangkaian Minda: Penyelesaian rollup pengambilan semula universal berdasarkan FHE.

• Privasea: Platform infrastruktur data menggunakan teknologi FHE untuk memudahkan pengiraan pada data yang disulitkan.

Ringkasan

FHE dengan cepat mengukuhkan dirinya sebagai sebahagian penting keselamatan siber, terutamanya dalam ruang pengkomputeran awan. Gergasi industri seperti Google dan Microsoft menggunakan teknologi untuk memproses dan menyimpan data pelanggan dengan selamat tanpa menjejaskan privasi.

Teknologi ini menjanjikan untuk mentakrifkan semula keselamatan data merentas platform, menandakan era privasi yang tidak pernah berlaku sebelum ini. Untuk mencapai masa depan ini memerlukan kemajuan berterusan teknologi seperti FHE dan ZKP. Kerjasama merentas disiplin, termasuk kriptografi, jurutera perisian, pakar perkakasan dan penggubal dasar, adalah penting untuk mengemudi persekitaran kawal selia dan menggalakkan penggunaan yang lebih meluas.

Sambil kita menuju ke era baharu kedaulatan digital, adalah penting untuk sentiasa mengikuti perkembangan terkini dalam bidang seperti FHE dan ZKP, dalam konteks penumpuan privasi dan keselamatan data yang lancar. Mengemas kini maklumat akan membolehkan kami mengemudi dengan berkesan landskap yang berkembang ini dan merealisasikan potensi penuh alat penyulitan lanjutan ini.

Atas ialah kandungan terperinci Menyahmistikan Teknologi FHE: Meneroka Penyelesaian Privasi Data Melangkaui Teknologi Pengetahuan Sifar. Untuk maklumat lanjut, sila ikut artikel berkaitan lain di laman web China PHP!