El desarrollo y la aplicación de la encriptación completamente homomórfica
El concepto de encriptación completamente homomórfica (FHE) se remonta a la década de 1970, pero ha sido difícil de realizar durante mucho tiempo. Su idea central es realizar cálculos sobre datos encriptados sin descifrarlos. Al principio, solo se podían realizar operaciones simples de suma o multiplicación, conocidas como encriptación homomórfica parcial. En 2009, la investigación innovadora de Craig Gentry mostró la posibilidad de realizar cálculos arbitrarios sobre datos encriptados, lo que impulsó el desarrollo de la FHE.
FHE es una tecnología de encriptación avanzada que permite realizar cálculos sobre datos en estado cifrado. Esto significa que se pueden realizar operaciones directamente sobre el texto cifrado y generar resultados cifrados, y el resultado después de la desencriptación es consistente con el resultado de realizar la misma operación sobre los datos originales.
Características clave de la encriptación completamente homomórfica
Homomorfismo:
Suma: La suma de los textos cifrados es equivalente a la suma de los textos en claro.
Multiplicación: la multiplicación de los cifrados es equivalente a la multiplicación de los textos en claro.
Gestión del ruido: Durante el proceso de encriptación FHE se añade ruido para garantizar la seguridad, pero el ruido aumenta después de cada operación. Gestionar y minimizar eficazmente el ruido es crucial para garantizar la precisión del cálculo.
Operaciones infinitas: A diferencia de la encriptación homomórfica parcial (PHE) y de algún tipo de encriptación homomórfica (SHE), la encriptación completamente homomórfica (FHE) admite un número infinito de operaciones de adición y multiplicación, lo que permite realizar cualquier tipo de cálculo sobre datos encriptados.
Sin embargo, la encriptación completamente homomórfica enfrenta dos desafíos principales:
Control de ruido: El ruido agregado durante el proceso operativo puede causar desviaciones en los cálculos, por lo que se necesita un control preciso.
Costo de cálculo: El cálculo en texto cifrado es mucho más costoso que el cálculo en texto claro, pudiendo llegar a ser de 10,000 a 1,000,000 veces.
Aplicación de FHE en la blockchain
FHE tiene el potencial de convertirse en una tecnología clave para resolver la escalabilidad y la protección de la privacidad en blockchain. Los sistemas de blockchain actuales son generalmente transparentes, y las transacciones y las variables de los contratos inteligentes son públicas. FHE puede transformar una blockchain completamente transparente en una forma parcialmente encriptada, mientras mantiene el control de los contratos inteligentes.
Algunos proyectos están desarrollando máquinas virtuales FHE que permiten a los programadores escribir código de contratos inteligentes que operan sobre primitivos FHE. Este enfoque puede resolver los problemas de privacidad actuales en la blockchain, haciendo posibles aplicaciones como pagos encriptados, juegos, etc., mientras se preserva el gráfico de transacciones y se mejora la amigabilidad regulatoria.
FHE también puede mejorar la experiencia del usuario de proyectos de privacidad a través de la recuperación de mensajes privados (OMR), permitiendo que los clientes de billetera sincronicen datos sin exponer el contenido al que se accede.
Sin embargo, el FHE en sí no puede resolver directamente el problema de escalabilidad de la blockchain. Combinar el FHE con pruebas de conocimiento cero (ZKP) puede ofrecer ideas para abordar algunos de los desafíos de escalabilidad.
La relación entre FHE y las pruebas de conocimiento cero
FHE y ZKP son tecnologías complementarias, cada una sirviendo a diferentes propósitos. ZKP realiza cálculos verificables y atributos de conocimiento cero, proporcionando protección de privacidad para estados privados. Pero ZKP no puede proteger la privacidad de los estados compartidos, lo cual es crucial para plataformas de contratos inteligentes sin permiso. FHE y el cálculo multipartito (MPC) pueden realizar cálculos sobre datos encriptados sin exponer los datos.
El estado actual y las perspectivas del FHE
El desarrollo de FHE está aproximadamente tres a cuatro años detrás de ZKP, pero está alcanzando rápidamente. Los primeros proyectos de FHE han comenzado las pruebas y se espera que la red principal se lance más adelante este año. Aunque el costo computacional de FHE sigue siendo mayor que el de ZKP, su potencial de aplicación a gran escala es enorme. Una vez que FHE ingrese al entorno de producción y se escale, se espera que su velocidad de desarrollo sea comparable a la de ZK Rollups.
Desafíos y obstáculos
La amplia aplicación de la encriptación completamente homomórfica enfrenta desafíos como la eficiencia computacional y la gestión de claves. Las operaciones de autoarranque en la encriptación completamente homomórfica son intensivas en cálculos, pero los avances en algoritmos y la optimización de ingeniería están mejorando este problema. Para aplicaciones específicas, como el aprendizaje automático, las alternativas que no utilizan autoarranque pueden ser más eficientes.
La gestión de claves también es un desafío importante. Algunos proyectos de encriptación completamente homomórfica requieren gestión de claves con umbral, que involucra a un grupo de validadores con capacidad de descifrado. Este enfoque necesita un desarrollo adicional para superar el problema de punto único de falla.
Estado actual del mercado de FHE
Varias empresas de capital de riesgo encriptación están invirtiendo activamente en el campo de FHE, apostando por su potencial. Algunos proyectos están desarrollando aplicaciones basadas en FHE, como juegos, sistemas de pago, etc. El FHE de umbral (TFHE) combina FHE con MPC y blockchain, abriendo nuevos escenarios de aplicación. La amigabilidad para los desarrolladores de FHE, como el soporte para el uso de lenguajes de programación comunes para el desarrollo, lo hace más práctico y viable en el desarrollo de aplicaciones.
Entorno regulatorio
El entorno regulatorio de tecnologías de privacidad como FHE varía en diferentes regiones. Aunque la privacidad de los datos generalmente cuenta con apoyo, la privacidad financiera sigue en una zona gris. FHE tiene el potencial de mejorar la protección de la privacidad de los datos, permitiendo a los usuarios mantener la propiedad de sus datos y posiblemente obtener beneficios de ellos, al mismo tiempo que se preservan los beneficios sociales.
Conclusión
La encriptación completamente homomórfica se encuentra en un período clave de transformación en el campo de la encriptación, ofreciendo soluciones avanzadas de privacidad y seguridad. Con los avances tecnológicos y el interés de capital, se espera que la FHE logre una aplicación a gran escala, abordando problemas clave de escalabilidad y protección de la privacidad en blockchain. A medida que la tecnología madura, la FHE traerá oportunidades innovadoras para diversas aplicaciones en el ecosistema de encriptación.
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GasFeeSobber
· hace15h
Me encanta hacer estos cálculos extravagantes.
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LeekCutter
· 08-06 15:04
Otra serie de artículos académicos que no se entienden~
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TradFiRefugee
· 08-06 02:15
Con un rendimiento de cálculo tan pobre, ¿quién se atreve a subir a la cadena?
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MEVHunterZhang
· 08-06 02:14
Este algoritmo es increíble, ¿podrá manejar la eficiencia?
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SmartContractRebel
· 08-06 01:56
La privacidad es tanto un privilegio como una trampa.
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ProposalDetective
· 08-06 01:52
No entiendo bien, ¿qué tiene que ver esto con la votación?
encriptación completamente homomórfica: La innovación en la tecnología FHE podría liderar una nueva era de privacidad en la cadena de bloques
El desarrollo y la aplicación de la encriptación completamente homomórfica
El concepto de encriptación completamente homomórfica (FHE) se remonta a la década de 1970, pero ha sido difícil de realizar durante mucho tiempo. Su idea central es realizar cálculos sobre datos encriptados sin descifrarlos. Al principio, solo se podían realizar operaciones simples de suma o multiplicación, conocidas como encriptación homomórfica parcial. En 2009, la investigación innovadora de Craig Gentry mostró la posibilidad de realizar cálculos arbitrarios sobre datos encriptados, lo que impulsó el desarrollo de la FHE.
FHE es una tecnología de encriptación avanzada que permite realizar cálculos sobre datos en estado cifrado. Esto significa que se pueden realizar operaciones directamente sobre el texto cifrado y generar resultados cifrados, y el resultado después de la desencriptación es consistente con el resultado de realizar la misma operación sobre los datos originales.
Características clave de la encriptación completamente homomórfica
Homomorfismo:
Gestión del ruido: Durante el proceso de encriptación FHE se añade ruido para garantizar la seguridad, pero el ruido aumenta después de cada operación. Gestionar y minimizar eficazmente el ruido es crucial para garantizar la precisión del cálculo.
Operaciones infinitas: A diferencia de la encriptación homomórfica parcial (PHE) y de algún tipo de encriptación homomórfica (SHE), la encriptación completamente homomórfica (FHE) admite un número infinito de operaciones de adición y multiplicación, lo que permite realizar cualquier tipo de cálculo sobre datos encriptados.
Sin embargo, la encriptación completamente homomórfica enfrenta dos desafíos principales:
Aplicación de FHE en la blockchain
FHE tiene el potencial de convertirse en una tecnología clave para resolver la escalabilidad y la protección de la privacidad en blockchain. Los sistemas de blockchain actuales son generalmente transparentes, y las transacciones y las variables de los contratos inteligentes son públicas. FHE puede transformar una blockchain completamente transparente en una forma parcialmente encriptada, mientras mantiene el control de los contratos inteligentes.
Algunos proyectos están desarrollando máquinas virtuales FHE que permiten a los programadores escribir código de contratos inteligentes que operan sobre primitivos FHE. Este enfoque puede resolver los problemas de privacidad actuales en la blockchain, haciendo posibles aplicaciones como pagos encriptados, juegos, etc., mientras se preserva el gráfico de transacciones y se mejora la amigabilidad regulatoria.
FHE también puede mejorar la experiencia del usuario de proyectos de privacidad a través de la recuperación de mensajes privados (OMR), permitiendo que los clientes de billetera sincronicen datos sin exponer el contenido al que se accede.
Sin embargo, el FHE en sí no puede resolver directamente el problema de escalabilidad de la blockchain. Combinar el FHE con pruebas de conocimiento cero (ZKP) puede ofrecer ideas para abordar algunos de los desafíos de escalabilidad.
La relación entre FHE y las pruebas de conocimiento cero
FHE y ZKP son tecnologías complementarias, cada una sirviendo a diferentes propósitos. ZKP realiza cálculos verificables y atributos de conocimiento cero, proporcionando protección de privacidad para estados privados. Pero ZKP no puede proteger la privacidad de los estados compartidos, lo cual es crucial para plataformas de contratos inteligentes sin permiso. FHE y el cálculo multipartito (MPC) pueden realizar cálculos sobre datos encriptados sin exponer los datos.
El estado actual y las perspectivas del FHE
El desarrollo de FHE está aproximadamente tres a cuatro años detrás de ZKP, pero está alcanzando rápidamente. Los primeros proyectos de FHE han comenzado las pruebas y se espera que la red principal se lance más adelante este año. Aunque el costo computacional de FHE sigue siendo mayor que el de ZKP, su potencial de aplicación a gran escala es enorme. Una vez que FHE ingrese al entorno de producción y se escale, se espera que su velocidad de desarrollo sea comparable a la de ZK Rollups.
Desafíos y obstáculos
La amplia aplicación de la encriptación completamente homomórfica enfrenta desafíos como la eficiencia computacional y la gestión de claves. Las operaciones de autoarranque en la encriptación completamente homomórfica son intensivas en cálculos, pero los avances en algoritmos y la optimización de ingeniería están mejorando este problema. Para aplicaciones específicas, como el aprendizaje automático, las alternativas que no utilizan autoarranque pueden ser más eficientes.
La gestión de claves también es un desafío importante. Algunos proyectos de encriptación completamente homomórfica requieren gestión de claves con umbral, que involucra a un grupo de validadores con capacidad de descifrado. Este enfoque necesita un desarrollo adicional para superar el problema de punto único de falla.
Estado actual del mercado de FHE
Varias empresas de capital de riesgo encriptación están invirtiendo activamente en el campo de FHE, apostando por su potencial. Algunos proyectos están desarrollando aplicaciones basadas en FHE, como juegos, sistemas de pago, etc. El FHE de umbral (TFHE) combina FHE con MPC y blockchain, abriendo nuevos escenarios de aplicación. La amigabilidad para los desarrolladores de FHE, como el soporte para el uso de lenguajes de programación comunes para el desarrollo, lo hace más práctico y viable en el desarrollo de aplicaciones.
Entorno regulatorio
El entorno regulatorio de tecnologías de privacidad como FHE varía en diferentes regiones. Aunque la privacidad de los datos generalmente cuenta con apoyo, la privacidad financiera sigue en una zona gris. FHE tiene el potencial de mejorar la protección de la privacidad de los datos, permitiendo a los usuarios mantener la propiedad de sus datos y posiblemente obtener beneficios de ellos, al mismo tiempo que se preservan los beneficios sociales.
Conclusión
La encriptación completamente homomórfica se encuentra en un período clave de transformación en el campo de la encriptación, ofreciendo soluciones avanzadas de privacidad y seguridad. Con los avances tecnológicos y el interés de capital, se espera que la FHE logre una aplicación a gran escala, abordando problemas clave de escalabilidad y protección de la privacidad en blockchain. A medida que la tecnología madura, la FHE traerá oportunidades innovadoras para diversas aplicaciones en el ecosistema de encriptación.