Développement et application du chiffrement homomorphe complet
Le concept de chiffrement homomorphe complet (FHE) remonte aux années 1970, mais il a longtemps été difficile à réaliser. L'idée centrale est de pouvoir effectuer des calculs sur des données chiffrées sans les déchiffrer. Au départ, seules des opérations simples d'addition ou de multiplication pouvaient être effectuées, ce qui était appelé chiffrement homomorphique partiel. En 2009, la recherche révolutionnaire de Craig Gentry a démontré la possibilité d'effectuer des calculs arbitraires sur des données chiffrées, ce qui a propulsé le développement du FHE.
FHE est une technologie de chiffrement avancée qui permet de calculer des données en état chiffré. Cela signifie qu'il est possible d'opérer directement sur le texte chiffré et de générer des résultats chiffrés, les résultats déchiffrés étant identiques à ceux obtenus en effectuant les mêmes opérations sur les données d'origine.
chiffrement homomorphe complet des caractéristiques clés
Propriété d'homomorphisme :
Addition : L'addition sur le ciphertext est équivalente à l'addition sur le plaintext.
Multiplication : La multiplication sur le texte chiffré équivaut à la multiplication sur le texte en clair.
Gestion du bruit : Dans le processus de chiffrement FHE, du bruit est ajouté pour garantir la sécurité, mais le bruit augmente après chaque opération. Gérer et minimiser efficacement le bruit est essentiel pour garantir l'exactitude des calculs.
Opérations illimitées : Contrairement au chiffrement partiel homomorphe (PHE) et à certains types de chiffrement homomorphe (SHE), le chiffrement homomorphe complet (FHE) prend en charge un nombre illimité d'opérations d'addition et de multiplication, lui permettant d'effectuer n'importe quel type de calcul sur des données chiffrées.
Cependant, le FHE fait face à deux défis majeurs :
Contrôle du bruit : Le bruit ajouté pendant le processus opérationnel peut entraîner des biais de calcul, nécessitant un contrôle précis.
Coût de calcul : le calcul sur les données chiffrées est beaucoup plus coûteux que le calcul sur les données en clair, pouvant atteindre de 10 000 à 1 000 000 fois.
Application du chiffrement homomorphe complet dans la blockchain
Le Chiffrement homomorphe complet (FHE) est prometteur en tant que technologie clé pour résoudre les problèmes d'évolutivité et de protection de la vie privée dans la blockchain. Les systèmes de blockchain actuels sont généralement transparents, avec des transactions et des variables de contrats intelligents qui sont publiques. Le FHE peut transformer une blockchain entièrement transparente en une forme partiellement chiffrée, tout en maintenant le contrôle des contrats intelligents.
Certains projets développent des machines virtuelles FHE, permettant aux programmeurs d'écrire du code de contrat intelligent opérant sur des primitives FHE. Cette approche peut résoudre les problèmes de confidentialité actuels sur la blockchain, rendant possibles des applications telles que les paiements chiffrés, les jeux, tout en préservant la traçabilité des transactions et en améliorant la conformité réglementaire.
FHE peut également améliorer l'expérience utilisateur des projets de confidentialité grâce à la recherche de messages privés (OMR), permettant aux clients de portefeuille de synchroniser des données sans exposer le contenu d'accès.
Cependant, le FHE lui-même ne peut pas directement résoudre le problème de scalabilité de la blockchain. Combiner le FHE avec des preuves à divulgation nulle de connaissance (ZKP) pourrait offrir des pistes pour résoudre certains défis de scalabilité.
Relation entre le FHE et la preuve à zéro connaissance
FHE et ZKP sont des technologies complémentaires, servant chacune des objectifs différents. ZKP réalise des calculs vérifiables et des propriétés de connaissance nulle, offrant une protection de la vie privée pour les états privés. Cependant, ZKP ne peut pas protéger la vie privée des états partagés, ce qui est crucial pour les plateformes de contrats intelligents sans autorisation. FHE et le calcul multipartite (MPC) peuvent effectuer des calculs sur des données chiffrées sans exposer les données.
État actuel et perspectives du FHE
Le développement de FHE a environ trois à quatre ans de retard par rapport à ZKP, mais il rattrape rapidement son retard. Les premiers projets FHE ont commencé à être testés, et le lancement du réseau principal est prévu pour plus tard cette année. Bien que le coût de calcul de FHE soit encore supérieur à celui de ZKP, son potentiel d'application à grande échelle est immense. Une fois que FHE sera intégré dans un environnement de production et qu'il sera scalé, sa vitesse de développement devrait être comparable à celle des ZK Rollups.
Défis et obstacles
L'application généralisée du chiffrement homomorphe complet fait face à des défis tels que l'efficacité de calcul et la gestion des clés. L'opération de bootstrapping dans le chiffrement homomorphe complet est intensive en calcul, mais les avancées algorithmiques et les optimisations d'ingénierie améliorent ce problème. Pour des applications spécifiques, comme l'apprentissage automatique, des alternatives sans bootstrapping peuvent être plus efficaces.
La gestion des clés est également un défi important. Certains projets de chiffrement homomorphe complet nécessitent une gestion des clés par seuil, impliquant un groupe de validateurs ayant la capacité de déchiffrer. Cette méthode nécessite un développement supplémentaire pour surmonter le problème de point de défaillance unique.
État actuel du marché du chiffrement homomorphe complet
De nombreuses entreprises de capital-risque en chiffrement investissent activement dans le domaine du FHE, estimant son potentiel. Certains projets développent des applications basées sur le FHE, telles que des jeux, des systèmes de paiement, etc. Le FHE à seuil (TFHE) combine le FHE avec le MPC et la blockchain, ouvrant de nouveaux scénarios d'application. La convivialité pour les développeurs du FHE, comme le support du développement en utilisant des langages de programmation courants, le rend plus pratique et réalisable dans le développement d'applications.
Environnement réglementaire
L'environnement réglementaire des technologies de confidentialité telles que le chiffrement homomorphique complet varie d'une région à l'autre. Bien que la confidentialité des données soit généralement soutenue, la confidentialité financière reste dans une zone grise. Le chiffrement homomorphique complet a le potentiel d'améliorer la protection de la confidentialité des données, permettant aux utilisateurs de conserver la propriété des données et éventuellement d'en tirer profit, tout en maintenant des bénéfices sociaux.
Conclusion
Le chiffrement homomorphe complet est à un tournant clé dans le domaine du chiffrement, offrant des solutions avancées en matière de confidentialité et de sécurité. Avec les progrès technologiques et l'intérêt des capitaux, le FHE devrait être en mesure de réaliser des applications à grande échelle, résolvant des problèmes clés de scalabilité et de protection de la vie privée dans la blockchain. À mesure que la technologie mûrit, le FHE apportera des opportunités d'innovation pour diverses applications dans l'écosystème du chiffrement.
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GasFeeSobber
· Il y a 9h
J'adore faire ces calculs compliqués.
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LeekCutter
· 08-06 15:04
Encore une série d'articles académiques incompréhensibles~
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TradFiRefugee
· 08-06 02:15
Avec une performance de calcul aussi médiocre, qui oserait se lancer sur la chaîne ?
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MEVHunterZhang
· 08-06 02:14
Cet algorithme est incroyable. L'efficacité peut-elle suivre?
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SmartContractRebel
· 08-06 01:56
La vie privée est à la fois un privilège et un piège.
Voir l'originalRépondre0
ProposalDetective
· 08-06 01:52
Je n'ai pas bien compris, quelle est la relation entre ce truc et le vote ?
Chiffrement homomorphe complet : La révolution technologique FHE pourrait ouvrir une nouvelle ère de confidentialité pour la Blockchain
Développement et application du chiffrement homomorphe complet
Le concept de chiffrement homomorphe complet (FHE) remonte aux années 1970, mais il a longtemps été difficile à réaliser. L'idée centrale est de pouvoir effectuer des calculs sur des données chiffrées sans les déchiffrer. Au départ, seules des opérations simples d'addition ou de multiplication pouvaient être effectuées, ce qui était appelé chiffrement homomorphique partiel. En 2009, la recherche révolutionnaire de Craig Gentry a démontré la possibilité d'effectuer des calculs arbitraires sur des données chiffrées, ce qui a propulsé le développement du FHE.
FHE est une technologie de chiffrement avancée qui permet de calculer des données en état chiffré. Cela signifie qu'il est possible d'opérer directement sur le texte chiffré et de générer des résultats chiffrés, les résultats déchiffrés étant identiques à ceux obtenus en effectuant les mêmes opérations sur les données d'origine.
chiffrement homomorphe complet des caractéristiques clés
Propriété d'homomorphisme :
Gestion du bruit : Dans le processus de chiffrement FHE, du bruit est ajouté pour garantir la sécurité, mais le bruit augmente après chaque opération. Gérer et minimiser efficacement le bruit est essentiel pour garantir l'exactitude des calculs.
Opérations illimitées : Contrairement au chiffrement partiel homomorphe (PHE) et à certains types de chiffrement homomorphe (SHE), le chiffrement homomorphe complet (FHE) prend en charge un nombre illimité d'opérations d'addition et de multiplication, lui permettant d'effectuer n'importe quel type de calcul sur des données chiffrées.
Cependant, le FHE fait face à deux défis majeurs :
Application du chiffrement homomorphe complet dans la blockchain
Le Chiffrement homomorphe complet (FHE) est prometteur en tant que technologie clé pour résoudre les problèmes d'évolutivité et de protection de la vie privée dans la blockchain. Les systèmes de blockchain actuels sont généralement transparents, avec des transactions et des variables de contrats intelligents qui sont publiques. Le FHE peut transformer une blockchain entièrement transparente en une forme partiellement chiffrée, tout en maintenant le contrôle des contrats intelligents.
Certains projets développent des machines virtuelles FHE, permettant aux programmeurs d'écrire du code de contrat intelligent opérant sur des primitives FHE. Cette approche peut résoudre les problèmes de confidentialité actuels sur la blockchain, rendant possibles des applications telles que les paiements chiffrés, les jeux, tout en préservant la traçabilité des transactions et en améliorant la conformité réglementaire.
FHE peut également améliorer l'expérience utilisateur des projets de confidentialité grâce à la recherche de messages privés (OMR), permettant aux clients de portefeuille de synchroniser des données sans exposer le contenu d'accès.
Cependant, le FHE lui-même ne peut pas directement résoudre le problème de scalabilité de la blockchain. Combiner le FHE avec des preuves à divulgation nulle de connaissance (ZKP) pourrait offrir des pistes pour résoudre certains défis de scalabilité.
Relation entre le FHE et la preuve à zéro connaissance
FHE et ZKP sont des technologies complémentaires, servant chacune des objectifs différents. ZKP réalise des calculs vérifiables et des propriétés de connaissance nulle, offrant une protection de la vie privée pour les états privés. Cependant, ZKP ne peut pas protéger la vie privée des états partagés, ce qui est crucial pour les plateformes de contrats intelligents sans autorisation. FHE et le calcul multipartite (MPC) peuvent effectuer des calculs sur des données chiffrées sans exposer les données.
État actuel et perspectives du FHE
Le développement de FHE a environ trois à quatre ans de retard par rapport à ZKP, mais il rattrape rapidement son retard. Les premiers projets FHE ont commencé à être testés, et le lancement du réseau principal est prévu pour plus tard cette année. Bien que le coût de calcul de FHE soit encore supérieur à celui de ZKP, son potentiel d'application à grande échelle est immense. Une fois que FHE sera intégré dans un environnement de production et qu'il sera scalé, sa vitesse de développement devrait être comparable à celle des ZK Rollups.
Défis et obstacles
L'application généralisée du chiffrement homomorphe complet fait face à des défis tels que l'efficacité de calcul et la gestion des clés. L'opération de bootstrapping dans le chiffrement homomorphe complet est intensive en calcul, mais les avancées algorithmiques et les optimisations d'ingénierie améliorent ce problème. Pour des applications spécifiques, comme l'apprentissage automatique, des alternatives sans bootstrapping peuvent être plus efficaces.
La gestion des clés est également un défi important. Certains projets de chiffrement homomorphe complet nécessitent une gestion des clés par seuil, impliquant un groupe de validateurs ayant la capacité de déchiffrer. Cette méthode nécessite un développement supplémentaire pour surmonter le problème de point de défaillance unique.
État actuel du marché du chiffrement homomorphe complet
De nombreuses entreprises de capital-risque en chiffrement investissent activement dans le domaine du FHE, estimant son potentiel. Certains projets développent des applications basées sur le FHE, telles que des jeux, des systèmes de paiement, etc. Le FHE à seuil (TFHE) combine le FHE avec le MPC et la blockchain, ouvrant de nouveaux scénarios d'application. La convivialité pour les développeurs du FHE, comme le support du développement en utilisant des langages de programmation courants, le rend plus pratique et réalisable dans le développement d'applications.
Environnement réglementaire
L'environnement réglementaire des technologies de confidentialité telles que le chiffrement homomorphique complet varie d'une région à l'autre. Bien que la confidentialité des données soit généralement soutenue, la confidentialité financière reste dans une zone grise. Le chiffrement homomorphique complet a le potentiel d'améliorer la protection de la confidentialité des données, permettant aux utilisateurs de conserver la propriété des données et éventuellement d'en tirer profit, tout en maintenant des bénéfices sociaux.
Conclusion
Le chiffrement homomorphe complet est à un tournant clé dans le domaine du chiffrement, offrant des solutions avancées en matière de confidentialité et de sécurité. Avec les progrès technologiques et l'intérêt des capitaux, le FHE devrait être en mesure de réaliser des applications à grande échelle, résolvant des problèmes clés de scalabilité et de protection de la vie privée dans la blockchain. À mesure que la technologie mûrit, le FHE apportera des opportunités d'innovation pour diverses applications dans l'écosystème du chiffrement.