FHE: A solução definitiva para a proteção da privacidade dos dados

FHE( criptografia homomórfica completa ) é uma tecnologia de criptografia avançada que permite realizar cálculos diretamente sobre dados criptografados, protegendo a privacidade enquanto processa os dados. Esta tecnologia tem amplas perspectivas de aplicação em vários campos, como finanças, saúde e computação em nuvem, mas atualmente ainda enfrenta problemas de alto custo computacional e baixa escalabilidade, necessitando de mais inovações tecnológicas para se tornar comercializável.

Princípios básicos do FHE

O núcleo do FHE é ocultar a informação original através de polinómios e transformar os cálculos em forma de circuitos. Todo o processo inclui:

1. Escolha o polinómio da chave, o polinómio aleatório e o pequeno polinómio de "erro".
2. Use estes polinómios para encriptar o texto original
3. Transformar cálculos em forma de circuito
4. Usar técnicas como a troca de chaves, troca de módulo e inicialização para gerenciar o ruído.

O mais importante é a técnica de Bootstrap(, que pode redefinir o ruído para o nível inicial, permitindo cálculos de profundidade infinita. Atualmente, as principais soluções FHE, como TFHE, CKKS, entre outras, utilizam a técnica de Bootstrap.

![Gate Ventures研究院：FHE，披上哈利波特的隐身衣])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-4a7670767b0963cded31da66c52ad97e.webp(

Os principais desafios enfrentados pelo FHE

O maior problema do FHE é o alto custo computacional. Tomando como exemplo a decriptação AES-128, o tempo de cálculo da versão FHE é cerca de 500 milhões de vezes maior do que o da versão comum. Isso se deve principalmente ao custo adicional gerado pelo processo de cálculo criptográfico indireto e técnicas como a inicialização.

Para resolver este problema, a DARPA dos EUA lançou o programa DPRIVE, com o objetivo de aumentar a velocidade de cálculo FHE para 1/10 da computação normal. O programa foca principalmente nas seguintes áreas:

1. Aumentar o comprimento da palavra do processador
2. Construir processadores ASIC dedicados
3. Adotar uma arquitetura paralela MIMD

Embora o plano DPRIVE esteja prestes a terminar, ainda não alcançou os objetivos esperados, e a melhoria de desempenho do FHE ainda tem um longo caminho a percorrer.

![Gate Ventures Pesquisa: FHE, vestido com a capa de invisibilidade do Harry Potter])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-186e4abe7434e22b3daf0389cf199699.webp(

Aplicações de FHE na blockchain

No campo da blockchain, o FHE é principalmente utilizado para proteger a privacidade dos dados on-chain, incluindo:

• Transações de privacidade em blockchain
• Proteção da privacidade dos dados de treino de IA
• Privacidade de votação na blockchain
• Proteção MEV, etc.

Mas devido a limitações de desempenho, a aplicação do FHE na blockchain ainda é limitada.

![Gate Ventures Research Institute: FHE, vestido com a capa da invisibilidade de Harry Potter])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-673ae606fcd3769523e1a330f991464d.webp(

Introdução aos principais projetos de FHE

Os projetos FHE no campo da blockchain atualmente incluem:

• Zama: fornece uma cadeia de ferramentas de desenvolvimento baseada em TFHE
• Fhenix: Construir uma camada 2 do Optimism com foco na privacidade
• Privasea: proteção de privacidade de dados para LLM.
• Inco Network: Construir FHE Layer 1
• Arcium: A fusão de várias tecnologias criptográficas
• Octra: nova implementação de FHE baseada em hipergráfos

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Perspectivas Futuras do FHE

A tecnologia FHE ainda está em estágio inicial, e ainda há um longo caminho a percorrer até a aplicação comercial em larga escala. O desenvolvimento futuro depende principalmente de vários aspectos a seguir:

1. Progresso no desenvolvimento de chips FHE dedicados
2. Algoritmo FHE mais eficiente
3. O investimento contínuo de capital
4. Implementação em áreas estratégicas como defesa, finanças e saúde.

Apesar de enfrentar muitos desafios, o FHE, como uma tecnologia de proteção de privacidade com grande potencial, ainda promete um futuro promissor. Com os constantes avanços tecnológicos e a expansão dos cenários de aplicação, o FHE tem potencial para alcançar um crescimento explosivo no futuro, trazendo uma mudança revolucionária para a proteção da privacidade dos dados.