Mã hóa đồng cấu hoàn toàn: sự phát triển và ứng dụng

Mã hóa đồng cấu hoàn toàn (FHE) như một công nghệ mã hóa tiên tiến, đã trải qua một quá trình phát triển dài kể từ khi được đề xuất lần đầu vào những năm 1970. Ý tưởng cốt lõi của nó là thực hiện các phép toán trên dữ liệu mã hóa mà không cần giải mã. Năm 2009, công trình đột phá của Craig Gentry đã mở đường cho ứng dụng thực tế của FHE.

FHE cho phép thực hiện các phép toán trên văn bản mã hóa và tạo ra kết quả mã hóa, kết quả sau khi giải mã sẽ nhất quán với kết quả của các phép toán trên văn bản rõ ràng. Công nghệ này có tính đồng cấu, hỗ trợ vô hạn phép toán cộng và nhân, cho phép thực hiện bất kỳ phép toán nào trên dữ liệu mã hóa.

Tuy nhiên, FHE cũng đối mặt với một số thách thức. Quản lý tiếng ồn là một vấn đề then chốt, vì mỗi phép toán đều làm tăng tiếng ồn trong văn bản mã hóa. Hơn nữa, chi phí tính toán của FHE cao gấp hàng nghìn đến hàng triệu lần so với tính toán văn bản rõ, điều này hạn chế việc sử dụng của nó trong một số trường hợp ứng dụng.

Trong lĩnh vực blockchain, FHE được kỳ vọng sẽ trở thành công nghệ then chốt để giải quyết vấn đề mở rộng và bảo vệ quyền riêng tư. Nó có thể chuyển đổi blockchain minh bạch thành dạng mã hóa một phần, đồng thời giữ lại khả năng kiểm soát của hợp đồng thông minh. Một số dự án đang phát triển máy ảo FHE, cho phép lập trình viên viết mã hợp đồng thông minh để thao tác các nguyên thủy FHE.

FHE còn có thể cải thiện tính khả dụng của các dự án bảo mật, chẳng hạn như giải quyết vấn đề đồng bộ ví thông qua truy xuất tin nhắn riêng tư (OMR). Mặc dù FHE bản thân nó không thể trực tiếp giải quyết vấn đề mở rộng blockchain, nhưng kết hợp với chứng minh không kiến thức (ZKP) có thể cung cấp một số giải pháp.

FHE và ZKP là các công nghệ bổ sung cho nhau, mỗi công nghệ có những ứng dụng khác nhau. ZKP cung cấp khả năng tính toán có thể xác minh và thuộc tính không kiến thức, trong khi FHE cho phép tính toán trên dữ liệu được mã hóa mà không tiết lộ chính dữ liệu đó. Việc kết hợp cả hai có thể làm tăng đáng kể độ phức tạp tính toán, do đó cần cân nhắc lợi ích và rủi ro dựa trên từng trường hợp sử dụng cụ thể.

Hiện tại, sự phát triển của mã hóa đồng cấu (FHE) chậm hơn ba đến bốn năm so với chứng minh không kiến thức (ZKP), nhưng đang nhanh chóng bắt kịp. Một số dự án FHE đã bắt đầu thử nghiệm mạng và dự kiến sẽ phát hành mạng chính vào cuối năm nay. Mặc dù chi phí tính toán của FHE vẫn còn cao, nhưng tiềm năng áp dụng quy mô lớn của nó đang dần xuất hiện.

Các ứng dụng của FHE phải đối mặt với một số thách thức, bao gồm hiệu quả tính toán và quản lý khóa. Các thao tác tự khởi động là tập trung vào tính toán, nhưng những tiến bộ trong thuật toán và tối ưu hóa kỹ thuật đang cải thiện vấn đề này. Quản lý khóa cũng cần phát triển thêm để khắc phục vấn đề điểm lỗi duy nhất.

Về mặt thị trường, nhiều công ty đang phát triển công nghệ và ứng dụng liên quan đến FHE. Các công ty này bao gồm Zama, Sunscreen, Octra, Fhenix, Mind Network và Inco. Chúng tập trung vào các场景 ứng dụng FHE khác nhau, chẳng hạn như phát triển công cụ FHE, xây dựng mạng blockchain FHE, cung cấp dịch vụ tính toán FHE, v.v.

Môi trường quy định cũng có ảnh hưởng quan trọng đến sự phát triển của FHE. Mặc dù quyền riêng tư dữ liệu được hỗ trợ rộng rãi, nhưng quyền riêng tư tài chính vẫn là một khu vực xám. FHE có tiềm năng tăng cường quyền riêng tư dữ liệu trong khi vẫn duy trì lợi ích xã hội.

Nhìn về tương lai, công nghệ FHE dự kiến sẽ đạt được những tiến bộ đáng kể trong ba đến năm năm tới. Với sự cải tiến liên tục của lý thuyết, phần mềm, phần cứng và thuật toán, FHE hứa hẹn sẽ gây ra những thay đổi cách mạng trong lĩnh vực mã hóa, cung cấp các giải pháp mới cho khả năng mở rộng và bảo vệ quyền riêng tư trên blockchain, thúc đẩy sự đổi mới của các ứng dụng trong hệ sinh thái mã hóa.