Mã hóa đồng cấu hoàn toàn: Tổng quan về lĩnh vực ngày càng trưởng thành và cơ hội tiềm năng
Công nghệ mã hóa đóng vai trò quan trọng trong tiến trình văn minh của nhân loại, đặc biệt trong lĩnh vực an ninh thông tin và bảo vệ quyền riêng tư. Nó không chỉ cung cấp bảo đảm vững chắc cho việc truyền tải và lưu trữ dữ liệu trong nhiều lĩnh vực, mà còn hệ thống khóa công khai và khóa riêng tư mã hóa bất đối xứng và hàm băm đã được Satoshi Nakamoto kết hợp một cách sáng tạo vào năm 2008, thiết kế ra cơ chế chứng minh công việc giải quyết vấn đề chi tiêu gấp đôi, thúc đẩy sự ra đời của đồng tiền kỹ thuật số cách mạng Bitcoin, mở ra kỷ nguyên mới cho ngành công nghiệp blockchain.
Với sự phát triển nhanh chóng của ngành công nghiệp blockchain, một loạt các công nghệ mật mã tiên tiến liên tục xuất hiện, trong đó chứng minh không kiến thức, tính toán đa bên và mã hóa đồng cấu hoàn toàn là nổi bật nhất. Những công nghệ này đã được áp dụng rộng rãi trong nhiều tình huống, chẳng hạn như chứng minh không kiến thức kết hợp với giải pháp Rollup để giải quyết vấn đề "tam giác không thể" của blockchain, tính toán đa bên kết hợp với hệ thống khóa công khai và riêng tư thúc đẩy ứng dụng quy mô lớn cho người dùng. Trong khi đó, mã hóa đồng cấu hoàn toàn, được coi là một trong những chén thánh của mật mã học, với đặc điểm độc đáo cho phép bên thứ ba thực hiện bất kỳ phép toán và tính toán nào trên dữ liệu được mã hóa mà không cần giải mã, từ đó tạo ra khả năng tính toán riêng tư trên chuỗi có thể kết hợp, mang lại khả năng mới cho nhiều lĩnh vực và tình huống.
Mã hóa đồng cấu hoàn toàn tổng quan
Mã hóa đồng cấu hoàn toàn ( FHE ) có cốt lõi là cho phép thực hiện các phép toán và tính toán trên dữ liệu mã hóa, các phép toán này có thể được ánh xạ trực tiếp lên dữ liệu rõ, giữ nguyên các thuộc tính toán học của dữ liệu mã hóa. "Toàn bộ" trong FHE có nghĩa là tính đồng cấu này đã đạt đến một tầm cao mới, cho phép thực hiện vô hạn các phép toán và tính toán trên dữ liệu mã hóa.
Trong lĩnh vực mã hóa đồng cấu hoàn toàn, Microsoft và Zama đã thể hiện khả năng sử dụng và ảnh hưởng vô song nhờ vào các sản phẩm mã nguồn mở xuất sắc. Họ cung cấp cho các nhà phát triển một giải pháp FHE ổn định và hiệu quả, thúc đẩy mạnh mẽ sự phát triển liên tục và ứng dụng rộng rãi của công nghệ mã hóa đồng cấu.
Thư viện SEAL của Microsoft hỗ trợ mã hóa đồng cấu hoàn toàn và mã hóa đồng cấu, cung cấp giao diện C++ hiệu quả, tích hợp nhiều thuật toán và kỹ thuật tối ưu, nâng cao đáng kể hiệu suất và hiệu quả tính toán.
TFHE của Zama là thư viện mã hóa đồng cấu hoàn toàn mã nguồn mở tập trung vào hiệu suất cao, cung cấp dịch vụ thông qua giao diện ngôn ngữ C, áp dụng một loạt các công nghệ và thuật toán tối ưu tiên tiến, nhằm đạt được tốc độ tính toán nhanh hơn và tiêu thụ tài nguyên thấp hơn.
Quy trình hoạt động cơ bản của FHE bao gồm:
Tạo khóa
mã hóa dữ liệu
Thực hiện mã hóa đồng cấu
Kết quả giải mã
Trong thực tiễn FHE, việc quản lý khóa giải mã là cực kỳ quan trọng. Đối với blockchain, việc đưa ra giải pháp tính toán an toàn đa bên với ngưỡng là một lựa chọn có tiềm năng lớn, có thể nâng cao độ an toàn trong quản lý khóa và giảm thiểu rủi ro khi một nút đơn lẻ bị tấn công.
Hỗ trợ FHE của máy ảo Ethereum
Để hiện thực hóa việc ứng dụng mã hóa đồng cấu hoàn toàn (FHE) trên blockchain, cách lý tưởng nhất là đóng gói nó thành một thư viện mã hợp đồng thông minh chung. Điều này yêu cầu máy ảo hợp đồng thông minh phải hỗ trợ trước các tập lệnh cụ thể cho các phép toán toán học phức tạp và các thao tác mã hóa cần thiết cho FHE.
Là một máy ảo được áp dụng rộng rãi và đã được chứng minh qua thời gian, EVM tự nhiên trở thành lựa chọn hàng đầu để triển khai FHE. Trong lĩnh vực này, công ty Zama đã giới thiệu EVM đồng cấu hoàn toàn - fhEVM, hỗ trợ Solidity để thực hiện tính toán riêng tư.
Các đặc điểm cốt lõi của fhEVM bao gồm:
Cung cấp hỗ trợ các thao tác FHE thông qua hợp đồng biên dịch sẵn tích hợp thư viện FHE mã nguồn mở Zama
Tạo khu vực bộ nhớ và lưu trữ EVM cho FHE
Cơ chế giải mã được thiết kế dựa trên giao thức ngưỡng phân tán
Thư viện hợp đồng Solidity giảm bớt rào cản phát triển
fhEVM cung cấp nền tảng vững chắc cho công nghệ FHE trong ứng dụng blockchain, nhưng có thể gặp nhiều thách thức khi tiến tới ứng dụng thực tế.
Giải pháp Rollup dựa trên mã hóa đồng cấu hoàn toàn
fhEVM đơn thuần không thể tạo thành một hệ sinh thái hoàn chỉnh, cần dựa vào kiến trúc cấp chuỗi công cộng hoặc áp dụng các giải pháp Layer2/Layer3. Xét đến đặc điểm của FHE, việc kết hợp fhEVM với công nghệ Rollup để xây dựng giải pháp Layer2 kiểu FHE-Rollups trở thành một hướng khả thi.
Fhenix với vai trò tiên phong, tích cực khám phá giải pháp FHE-Rollups. Xét đến độ phức tạp của công nghệ, Fhenix đã chọn giải pháp dựa trên Optimistic Rollups.
Công nghệ của Fhenix chủ yếu bao gồm:
Biến thể của fraud prover của Arbitrum Nitro
Thư viện cốt lõi fheOS
Mạng dịch vụ ngưỡng ( TSN )
Dựa trên ngăn xếp công nghệ này, Fhenix đã phát hành phiên bản công khai đầu tiên Fhenix Frontier, cung cấp đầy đủ công cụ phát triển và hỗ trợ tài liệu.
Bộ xử lý FHE không liên quan đến chuỗi
Fhenix đã giới thiệu mô-đun Relay, cho phép các loại chuỗi công cộng, mạng L2 và L3 kết nối với FHE Coprocessors để sử dụng chức năng FHE. Để vượt qua hạn chế thời gian thách thức dài của FHE-Rollups, Fhenix đã hợp tác với EigenLayer, thông qua cơ chế Restaking để cung cấp kênh dịch vụ nhanh hơn cho FHE Coprocessors.
Quy trình sử dụng FHE Coprocessors bao gồm:
Ứng dụng hợp đồng gọi FHE Coprocessor
Yêu cầu xếp hàng hợp đồng Relay
Yêu cầu chuyển tiếp đến Fhenix Rollup
Thực hiện tính toán mã hóa đồng cấu hoàn toàn
Đầu ra giải mã mạng ngưỡng
Kết quả được trả về cho hợp đồng
Xác minh hợp đồng và gửi kết quả
Hợp đồng ứng dụng tiếp tục thực hiện
Ứng dụng của FHE
Công nghệ FHE thể hiện tiềm năng lớn trong các lĩnh vực trò chơi toàn chuỗi, DeFi và AI.
Trò chơi toàn chuỗi bảo vệ quyền riêng tư: Cung cấp bảo mật mã hóa cho nền kinh tế trò chơi, ngăn chặn thao túng theo thời gian thực, bảo vệ quyền riêng tư của người chơi
DeFi/MEV: Bảo vệ dữ liệu nhạy cảm trong DeFi, giảm thiểu hành vi MEV xấu.
AI: Bảo vệ dữ liệu riêng tư của cá nhân, thực hiện đào tạo mô hình AI an toàn
Tổng quan về hệ sinh thái FHE
Ngoài công ty dịch vụ công nghệ cốt lõi Zama và Fhenix, trong hệ sinh thái FHE còn có một loạt các dự án đáng chú ý:
Kem chống nắng: Biên dịch viên FHE tự nghiên cứu
Mind Network: kết hợp mạng FHE của EigenLayer
PADO Labs: Mạng tính toán phi tập trung kết hợp ZKP và mã hóa đồng cấu hoàn toàn
Arcium: Mạng tính toán bí mật song song
Inco Network: tối ưu hóa hiệu suất tính toán FHE trên Layer1
Treat: Lớp 3 FHE của hệ sinh thái Shiba
octra: hỗ trợ mạng FHE với môi trường thực thi tách biệt
BasedAI: Mạng phân tán đưa chức năng FHE vào LLM
Encifher: Dự án tập trung vào FHEML
Privasea: Mạng FHE dành cho suy diễn ML trong lĩnh vực AI
Các tổ chức nghiên cứu và giáo dục phi lợi nhuận như FHE.org và FHE Onchain đã cung cấp các nguồn tài nguyên quý giá cho sự phát triển của hệ sinh thái.
Công nghệ FHE có triển vọng rộng lớn, một khi mạng chính của các dự án như Fhenix được ra mắt, sẽ mang đến sự đổi mới và cách mạng cho nhiều lĩnh vực. Tương lai đầy năng động này đã gần kề.
Trang này có thể chứa nội dung của bên thứ ba, được cung cấp chỉ nhằm mục đích thông tin (không phải là tuyên bố/bảo đảm) và không được coi là sự chứng thực cho quan điểm của Gate hoặc là lời khuyên về tài chính hoặc chuyên môn. Xem Tuyên bố từ chối trách nhiệm để biết chi tiết.
Mã hóa đồng cấu hoàn toàn FHE: Khối tiếp theo trong tính toán quyền riêng tư trên Blockchain
Mã hóa đồng cấu hoàn toàn: Tổng quan về lĩnh vực ngày càng trưởng thành và cơ hội tiềm năng
Công nghệ mã hóa đóng vai trò quan trọng trong tiến trình văn minh của nhân loại, đặc biệt trong lĩnh vực an ninh thông tin và bảo vệ quyền riêng tư. Nó không chỉ cung cấp bảo đảm vững chắc cho việc truyền tải và lưu trữ dữ liệu trong nhiều lĩnh vực, mà còn hệ thống khóa công khai và khóa riêng tư mã hóa bất đối xứng và hàm băm đã được Satoshi Nakamoto kết hợp một cách sáng tạo vào năm 2008, thiết kế ra cơ chế chứng minh công việc giải quyết vấn đề chi tiêu gấp đôi, thúc đẩy sự ra đời của đồng tiền kỹ thuật số cách mạng Bitcoin, mở ra kỷ nguyên mới cho ngành công nghiệp blockchain.
Với sự phát triển nhanh chóng của ngành công nghiệp blockchain, một loạt các công nghệ mật mã tiên tiến liên tục xuất hiện, trong đó chứng minh không kiến thức, tính toán đa bên và mã hóa đồng cấu hoàn toàn là nổi bật nhất. Những công nghệ này đã được áp dụng rộng rãi trong nhiều tình huống, chẳng hạn như chứng minh không kiến thức kết hợp với giải pháp Rollup để giải quyết vấn đề "tam giác không thể" của blockchain, tính toán đa bên kết hợp với hệ thống khóa công khai và riêng tư thúc đẩy ứng dụng quy mô lớn cho người dùng. Trong khi đó, mã hóa đồng cấu hoàn toàn, được coi là một trong những chén thánh của mật mã học, với đặc điểm độc đáo cho phép bên thứ ba thực hiện bất kỳ phép toán và tính toán nào trên dữ liệu được mã hóa mà không cần giải mã, từ đó tạo ra khả năng tính toán riêng tư trên chuỗi có thể kết hợp, mang lại khả năng mới cho nhiều lĩnh vực và tình huống.
Mã hóa đồng cấu hoàn toàn tổng quan
Mã hóa đồng cấu hoàn toàn ( FHE ) có cốt lõi là cho phép thực hiện các phép toán và tính toán trên dữ liệu mã hóa, các phép toán này có thể được ánh xạ trực tiếp lên dữ liệu rõ, giữ nguyên các thuộc tính toán học của dữ liệu mã hóa. "Toàn bộ" trong FHE có nghĩa là tính đồng cấu này đã đạt đến một tầm cao mới, cho phép thực hiện vô hạn các phép toán và tính toán trên dữ liệu mã hóa.
Trong lĩnh vực mã hóa đồng cấu hoàn toàn, Microsoft và Zama đã thể hiện khả năng sử dụng và ảnh hưởng vô song nhờ vào các sản phẩm mã nguồn mở xuất sắc. Họ cung cấp cho các nhà phát triển một giải pháp FHE ổn định và hiệu quả, thúc đẩy mạnh mẽ sự phát triển liên tục và ứng dụng rộng rãi của công nghệ mã hóa đồng cấu.
Thư viện SEAL của Microsoft hỗ trợ mã hóa đồng cấu hoàn toàn và mã hóa đồng cấu, cung cấp giao diện C++ hiệu quả, tích hợp nhiều thuật toán và kỹ thuật tối ưu, nâng cao đáng kể hiệu suất và hiệu quả tính toán.
TFHE của Zama là thư viện mã hóa đồng cấu hoàn toàn mã nguồn mở tập trung vào hiệu suất cao, cung cấp dịch vụ thông qua giao diện ngôn ngữ C, áp dụng một loạt các công nghệ và thuật toán tối ưu tiên tiến, nhằm đạt được tốc độ tính toán nhanh hơn và tiêu thụ tài nguyên thấp hơn.
Quy trình hoạt động cơ bản của FHE bao gồm:
Trong thực tiễn FHE, việc quản lý khóa giải mã là cực kỳ quan trọng. Đối với blockchain, việc đưa ra giải pháp tính toán an toàn đa bên với ngưỡng là một lựa chọn có tiềm năng lớn, có thể nâng cao độ an toàn trong quản lý khóa và giảm thiểu rủi ro khi một nút đơn lẻ bị tấn công.
Hỗ trợ FHE của máy ảo Ethereum
Để hiện thực hóa việc ứng dụng mã hóa đồng cấu hoàn toàn (FHE) trên blockchain, cách lý tưởng nhất là đóng gói nó thành một thư viện mã hợp đồng thông minh chung. Điều này yêu cầu máy ảo hợp đồng thông minh phải hỗ trợ trước các tập lệnh cụ thể cho các phép toán toán học phức tạp và các thao tác mã hóa cần thiết cho FHE.
Là một máy ảo được áp dụng rộng rãi và đã được chứng minh qua thời gian, EVM tự nhiên trở thành lựa chọn hàng đầu để triển khai FHE. Trong lĩnh vực này, công ty Zama đã giới thiệu EVM đồng cấu hoàn toàn - fhEVM, hỗ trợ Solidity để thực hiện tính toán riêng tư.
Các đặc điểm cốt lõi của fhEVM bao gồm:
fhEVM cung cấp nền tảng vững chắc cho công nghệ FHE trong ứng dụng blockchain, nhưng có thể gặp nhiều thách thức khi tiến tới ứng dụng thực tế.
Giải pháp Rollup dựa trên mã hóa đồng cấu hoàn toàn
fhEVM đơn thuần không thể tạo thành một hệ sinh thái hoàn chỉnh, cần dựa vào kiến trúc cấp chuỗi công cộng hoặc áp dụng các giải pháp Layer2/Layer3. Xét đến đặc điểm của FHE, việc kết hợp fhEVM với công nghệ Rollup để xây dựng giải pháp Layer2 kiểu FHE-Rollups trở thành một hướng khả thi.
Fhenix với vai trò tiên phong, tích cực khám phá giải pháp FHE-Rollups. Xét đến độ phức tạp của công nghệ, Fhenix đã chọn giải pháp dựa trên Optimistic Rollups.
Công nghệ của Fhenix chủ yếu bao gồm:
Dựa trên ngăn xếp công nghệ này, Fhenix đã phát hành phiên bản công khai đầu tiên Fhenix Frontier, cung cấp đầy đủ công cụ phát triển và hỗ trợ tài liệu.
Bộ xử lý FHE không liên quan đến chuỗi
Fhenix đã giới thiệu mô-đun Relay, cho phép các loại chuỗi công cộng, mạng L2 và L3 kết nối với FHE Coprocessors để sử dụng chức năng FHE. Để vượt qua hạn chế thời gian thách thức dài của FHE-Rollups, Fhenix đã hợp tác với EigenLayer, thông qua cơ chế Restaking để cung cấp kênh dịch vụ nhanh hơn cho FHE Coprocessors.
Quy trình sử dụng FHE Coprocessors bao gồm:
Ứng dụng của FHE
Công nghệ FHE thể hiện tiềm năng lớn trong các lĩnh vực trò chơi toàn chuỗi, DeFi và AI.
Tổng quan về hệ sinh thái FHE
Ngoài công ty dịch vụ công nghệ cốt lõi Zama và Fhenix, trong hệ sinh thái FHE còn có một loạt các dự án đáng chú ý:
Các tổ chức nghiên cứu và giáo dục phi lợi nhuận như FHE.org và FHE Onchain đã cung cấp các nguồn tài nguyên quý giá cho sự phát triển của hệ sinh thái.
Công nghệ FHE có triển vọng rộng lớn, một khi mạng chính của các dự án như Fhenix được ra mắt, sẽ mang đến sự đổi mới và cách mạng cho nhiều lĩnh vực. Tương lai đầy năng động này đã gần kề.