Công nghệ FHE: Hy vọng mới cho việc bảo vệ quyền riêng tư dữ liệu

Mã hóa đồng nhất (FHE) là một công nghệ mã hóa tiên tiến, cho phép thực hiện tính toán trực tiếp trên dữ liệu đã được mã hóa, từ đó xử lý dữ liệu trong khi vẫn bảo vệ quyền riêng tư. FHE có tiềm năng ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như tài chính, y tế, và điện toán đám mây, nhưng hiện tại vẫn còn một khoảng cách nhất định để thương mại hóa quy mô lớn, thách thức chính là chi phí tính toán rất lớn.

Nguyên lý cơ bản của FHE

Ý tưởng cốt lõi của FHE là sử dụng đa thức để ẩn dữ liệu gốc, và thông qua việc thực hiện tính toán trên đa thức để xử lý dữ liệu đã mã hóa. Các bước cụ thể bao gồm:

1. Chọn một đa thức khóa
2. Sinh đa thức ngẫu nhiên
3. Giới thiệu đa thức "lỗi" nhỏ
4. Sử dụng đa thức trên để mã hóa dữ liệu gốc

Để giải quyết vấn đề tích lũy tiếng ồn trong quá trình tính toán, FHE đã áp dụng các công nghệ như chuyển đổi khóa, chuyển đổi mô-đun và hướng dẫn. Trong đó, công nghệ hướng dẫn có thể đặt lại tiếng ồn, cho phép thực hiện tính toán sâu vô hạn, là cốt lõi của FHE.

Hiện tại, các phương án FHE chủ yếu bao gồm BGV, BFV, CKKS, đều sử dụng công nghệ hướng dẫn.

Những thách thức mà FHE đối mặt

Thách thức lớn nhất của FHE là chi phí tính toán cực kỳ lớn, chậm hơn hàng triệu lần so với tính toán thông thường. Để giải quyết vấn đề này, Cơ quan Nghiên cứu Quốc phòng Tiên tiến của Hoa Kỳ (DARPA) đã khởi động chương trình DPRIVE, với mục tiêu nâng cao tốc độ tính toán FHE lên 1/10 so với tính toán thông thường.

DPRIVE chủ yếu tập trung vào các khía cạnh sau:

• Tăng kích thước từ của bộ xử lý
• Phát triển bộ xử lý ASIC chuyên dụng
• Xây dựng kiến trúc song song MIMD

Mặc dù tiến triển chậm, nhưng giá trị độc đáo của FHE trong việc bảo vệ dữ liệu nhạy cảm vẫn mang lại ý nghĩa lâu dài.

Ứng dụng của FHE trong blockchain

FHE có thể được áp dụng trong việc bảo vệ quyền riêng tư của blockchain, bao gồm:

• Quyền riêng tư trên chuỗi
• Quyền riêng tư dữ liệu huấn luyện AI
• Bỏ phiếu riêng tư trên chuỗi
• Kiểm tra quyền riêng tư giao dịch trên chuỗi
• Chống MEV

Nhưng FHE cũng sẽ mang lại những thách thức mới, như giảm thông lượng mạng, tăng ngưỡng tham gia nút hoạt động, v.v.

Các dự án FHE chính

Hiện tại, các dự án FHE chính bao gồm:

• Zama: Dựa trên giải pháp TFHE, đã xây dựng một ngăn xếp phát triển hoàn chỉnh.
• Fhenix: Xây dựng Layer 2 riêng tư dựa trên Zama
• Privasea: Sử dụng FHE để tính toán dữ liệu LLM
• Inco Network: Xây dựng FHE Layer 1
• Arcium: Kết hợp công nghệ FHE, MPC và ZK
• Mind Network: Xây dựng mạng Restaking dựa trên FHE
• Octra: sử dụng công nghệ hypergraphs để thực hiện FHE

Triển vọng

FHE vẫn đang ở giai đoạn đầu, đối mặt với nhiều thách thức về công nghệ và thương mại hóa. Tuy nhiên, với sự tham gia của nhiều quỹ và đội ngũ, cũng như sự phát triển của các chip chuyên dụng, FHE hứa hẹn sẽ mang lại sự biến đổi trong các lĩnh vực quốc phòng, tài chính, y tế, và giải phóng tiềm năng của dữ liệu riêng tư.