Технологія блокчейну драматично еволюціонувала з моменту свого виникнення з Bitcoin у 2009 році, перетворившись з простого реєстру криптовалюти в широкопоширену платформу для децентралізованих додатків. Її основні атрибути — незмінність, прозорість та децентралізація — встановили блокчейн як міцну рамку для безпечних операцій з даними у різних секторах, усуваючи потребу у традиційних посередниках.

Незважаючи на ці досягнення, питання щодо конфіденційності даних залишаються актуальними. Навіть за умов, що блокчейн гарантує безпечну передачу даних за допомогою шифрування, необхідне розшифрування для обробки відкриває потенційні уразливості з точки зору безпеки. Ця вразливість особливо гостра в областях, де конфіденційність та цілісність даних мають вирішальне значення, наприклад, в децентралізованих додатках (dApps) та фінансових системах, які діють в рамках Web3.

Для зменшення цих ризиків передові криптографічні методи, такі як Повністю Гомоморфне Шифрування (FHE) та Докази Нульового Знання (ZKPs), набули популярності. Ці технології пропонують революційні способи обчислення та перевірки конфіденційності даних без розкриття підтверджуючої чутливої інформації.

У цій статті ми досліджуємо значення FHE та ZKP у покращенні конфіденційності застосування блокчейну, виокремлюючи їх потенціал для формування майбутньої конфіденційності даних в технології блокчейн.

Вступ

FHE та ZKP своєю походженням належать до кількох десятиліть. З часом як FHE, так і ZKP істотно еволюціонували, залишаючись важливими для підвищення конфіденційності даних.

Повністю гомоморфне шифрування (FHE)

FHE – це складний метод шифрування, який дозволяє виконувати функції безпосередньо на зашифрованих даних, зберігаючи їх конфіденційність протягом усього процесу. По суті, FHE зберігає дані зашифрованими як під час зберігання, так і під час обчислень, розглядаючи шифрування як безпечну «чорну скриньку», де лише власник секретного ключа може розкрити вихідні дані. Спочатку задумана в 1978 році, концепція мала на меті модифікацію комп'ютерного обладнання для забезпечення безпечної обробки зашифрованих даних. Однак лише в 2009 році, каталізатором якого став прогрес в обчислювальній потужності, з'явилася життєздатна схема PHE. Цей прорив багато в чому приписують Крейгу Джентрі, який інноваційна роботапомічений значущий віха в галузі.

)

Зображення черезZama

Ключові терміни пояснені:

• Повністю: Вказує на можливість виконання різноманітних операцій, таких як додавання та множення, на зашифрованих даних.
• Гомоморфний: посилається на можливість виконання обчислень безпосередньо на зашифрованих даних без їх розшифрування.
• Шифрування: Описує процес перетворення інформації в безпечний формат для запобігання несанкціонованого доступу.

З 2009 року були зроблені помітні успіхи в сфері FHE, один зпроривприйшов у 2013 році, що спростилорелініаризаціяпроцес значно покращив ефективність FHE. Ці розробки підкреслюють здатність FHE виконувати різноманітні арифметичні операції з зашифрованими даними, зберігаючи безпеку та цілісність даних без їх розголошення.

Доказ нульового знання (ZKP)

ZKPs були представлені в першоджерелі 1985 папір«Складність знань інтерактивних доказових систем» Шафі Голдвассер, Сильвіо Мікалі, Чарльз Ракофф. Оригінально теоретичні, ZKPs пройшли значну еволюцію в 2012 році з відкриттям zk-SNARKs, типу ZKP, який може аутентифікувати практично будь-яку обчислювальну операцію, розкриваючи мінімальну інформацію.

У типовій ZKP існують дві основні ролі: доводник та перевіряючий. Доводник має на меті підтвердження певного твердження, а роль перевіряючого полягає в оцінці правдивості твердження без отримання будь-якої додаткової інформації. Цей підхід дозволяє доводнику розголошувати лише необхідне доказове підтвердження, необхідне для підтвердження заяви, тим самим зберігаючи конфіденційність даних та підвищуючи конфіденційність.

Практичні застосування ZKPs стрімко зростають разом з розвитком технологій блокчейну та криптовалют. Вони зараз вирішальні для забезпечення приватних транзакцій та підвищення безпеки смарт-контрактів. Поява zk-SNARKs сприяла розвитку рішень, таких як zCash, zkRollups та zkEVMs, перетворюючи раніше академічне дослідження в живу екосистему, наповнену реальними застосуваннями. Цей перехід підкреслює зростаючу важливість ZKPs у забезпеченні децентралізованих систем, таких як Ethereum, та сприянні робустній приватно-центрованій цифровій інфраструктурі.

ZK проти FHE

Хоча FHE та ZKP мають деякі схожості, вони значно відрізняються за функціональністю. FHE може обчислювати безпосередньо на зашифрованих даних, не розкриваючи або не отримуючи доступ до сировинних даних, виробляючи точні результати без розкриття підтекстуальної інформації.

)

Зображення через Мортена Дала майстерня

Ось як відрізняються дві технології:

Шифрування Обчислення

ZKP бореться з обчисленням зашифрованих даних від декількох користувачів, таких як приватні токени ERC-20, не компрометуючи безпеку. У порівнянні FHE відмінно справляється в цьому напрямку, пропонуючи більшу гнучкість та композицію по всій мережі блокчейн. Однак ZKP часто вимагає індивідуальних інтеграцій для кожної нової мережі або активу.

Масштабованість

На даний момент ZKP вважається більш масштабованим, ніж FHE. Однак очікується, що FHE покращить масштабованість внаслідок технологічних досягнень у наступні роки.

Складні обчислення

FHE ідеально підходить для виконання складних обчислень на зашифрованих даних, що робить його ідеальним для застосувань, таких як машинне навчання, безпечне MPC та повністю приватні обчислення. У порівнянні, ZKP зазвичай використовується для простіших операцій, таких як доведення конкретного значення без його розголошення.

Універсальність застосування

ZKPs відмінно себе зарекомендували в певних застосуваннях, таких як перевірка ідентичності, аутентифікація та масштабованість. Однак FHE може бути використаний в широкому спектрі застосувань, включаючи безпечне хмарне обчислення, захист приватності штучного інтелекту та конфіденційну обробку даних.

Це порівняння підкреслює відмінні переваги та обмеження кожної технології, що ілюструє їх відповідність різним сценаріям. Обидві технології є невід'ємними для застосувань блокчейну, але ZKP наразі має більш визнаний досвід роботи. Незважаючи на це, у FHE є потенціал для розвитку та можливість стати більш відповідним рішенням для збереження приватності у майбутньому.

Спільне використання ZKP & FHE

Деякі програми цікаво експериментували з поєднанням ZKPs та FHE. Особливо, Крейг Гентрі та його колеги досліджували способи зменшення комунікаційних накладних за допомогою гібридних технік повної гомоморфної шифрування. Ці інноваційні техніки застосовувалися в різних контекстах блокчейну і мають потенціал для дослідження в інших галузях також.

Потенційні застосування для ZKPs та FHE включають в себе:

• Безпечне хмарне обчислення: FHE шифрує дані, під час того як ZKPs перевіряє їх вірність, забезпечуючи безпечні обчислення в хмарі без викриття початкових даних.
• Електронне голосування: Ця комбінація забезпечує конфіденційність голосів та підтверджує точне підрахунок голосів.
• Фінансові транзакції: У фінансах ця інтеграція забезпечує конфіденційність транзакції, дозволяючи сторонам перевіряти її коректність без розголошення детальної інформації.
• Медична діагностика: Зашифровані медичні дані можуть бути проаналізовані медичними працівниками, які можуть підтвердити діагнози, не отримуючи доступ до чутливої інформації про пацієнта.

Інтеграція ZKPs та FHE обіцяє покращити як ідентифікацію, так і безпеку даних у додатках, що потребує подальшого дослідження та дослідження.

Поточні проекти FHE

Наступні проекти присвячені застосуванню технології FHE у галузі блокчейну:

1. ZamaКомпанія з відкритим вихідним кодом, присвячена розробці рішень FHE для блокчейну та штучного інтелекту.
2. Секретна мережаЗапущена в 2020 році, це блокчейн платформа, яка включає конфіденційні смарт-контракти.
3. Сонцезахисний кремКомпілятор, спеціально розроблений для FHE та ZKPs.
4. FhenixКонфіденційний блокчейн другого рівня, який використовує технологію FHE.
5. Мережа РозумуЗагальнопризначене рішення для перекладу на FHE на основі rollup.
6. PrivaseaПлатформа інфраструктури даних, яка використовує технологію FHE, що сприяє обчисленням на зашифрованих даних.

Висновок

FHE швидко встановлюється як фундаментальний компонент кібербезпеки, особливо очевидно в хмарному обчисленні, де великі гравці, такі як Google та Microsoft, використовують його для обробки та зберігання даних клієнтів безпечно, не порушуючи конфіденційність.

Ця технологія обіцяє перетворити безпеку даних на різних платформах, відкриваючи нову еру неперевершеної конфіденційності. Для досягнення цієї майбутньої мети будуть необхідні подальші досягнення як у FHE, так і у ZKPs. Спільні зусилля фахівців різних галузей — криптографи, програмісти, апаратні фахівці та політики — є важливими для навігації регулятивними пейзажами та сприяння широкому поширенню.

Поки ми наближаємося до нової ери цифрового суверенітету, де конфіденційність та безпека даних безшовно інтегровані, важливо бути орієнтованим на останні досягнення в області FHE та ZKPs. Бути на висоті дозволить нам ефективно орієнтуватися в цьому змінному ландшафті, використовуючи ці передові криптографічні інструменти на повну потужність.

заява:

1. Ця стаття відтворена з [ PANews] авторське право належить оригінальному авторові [ScalingX]], якщо у вас є будь-які зауваження щодо перепублікації, будь ласка, зв'яжіться з Gate Learnкоманда (gatelearn@gate.io) та команда якнайшвидше вирішить це відповідно до відповідних процедур.

2. Відмова від відповідальності: Погляди та думки, висловлені в цій статті, відображають лише особисті погляди автора і не становлять жодної інвестиційної поради.

3. Інші мовні версії статті перекладаються командою Gate Learn і не згадуються в Gate.io) перекладена стаття не може бути відтворена, розповсюджена або узята з позики.