FHE, ZK и MPC: Сравнительный анализ трех основных технологий шифрования

В современную цифровую эпоху безопасность данных и защита конфиденциальности имеют решающее значение. Полное гомоморфное шифрование (FHE), доказательства с нулевым разглашением (ZK) и многопартитные безопасные вычисления (MPC) — это три передовые технологии шифрования, каждая из которых играет важную роль в различных сценариях. В этой статье будет подробно сравнен характеристики и применения этих трех технологий.

1. Нулевое знание (ZK): доказательство без раскрытия

Технология нулевых знаний позволяет одной стороне доказать другой стороне подлинность определенной информации, не раскрывая никаких конкретных деталей об этой информации. Эта технология основана на шифровании и подходит для сценариев, где необходимо проверить права доступа или личность.

Например, при аренде автомобиля клиент может подтвердить свое кредитное состояние перед арендной компанией с помощью кредитного рейтинга, не предоставляя подробные банковские выписки. В области блокчейна анонимная монета Zcash использует технологию ZK, позволяя пользователям совершать транзакции, оставаясь анонимными, и доказывать свое право на перевод этих монет.

2. Многосторонние безопасные вычисления (MPC): совместные вычисления без утечки

Технология многопартийных безопасных вычислений позволяет нескольким участникам совместно выполнять вычислительные задачи без раскрытия своих конфиденциальных данных. Эта технология очень полезна в ситуациях, когда требуется сотрудничество по данным, но необходимо защищать конфиденциальность данных всех сторон.

Типичный пример: трое людей хотят вычислить свою среднюю зарплату, но не хотят раскрывать друг другу конкретные суммы зарплат. С помощью технологии MPC они могут безопасно выполнить это вычисление, не раскрывая личную информацию.

В области шифрования валют технологии MPC применяются в дизайне некоторых кошельков. Такие кошельки разделяют приватные ключи на несколько частей, которые хранятся на устройствах пользователей, в облаке и у других доверенных сторон, что повышает безопасность средств и удобство восстановления.

3. Полная гомоморфная шифрование (FHE): вычисления в зашифрованном состоянии

Технология полностью гомоморфного шифрования позволяет выполнять сложные вычисления при сохранении данных в зашифрованном состоянии. Эта технология особенно подходит для облачных вычислительных сред, требующих обработки конфиденциальных данных.

Одно из потенциальных применений FHE заключается в механизме доказательства доли (PoS) на блокчейне. Для некоторых небольших PoS проектов узлы-валидаторы могут предпочитать просто следовать результатам крупных узлов, а не независимой верификации транзакций. Используя технологии FHE, узлы могут завершить верификацию блока, не зная ответов других узлов, что предотвращает плагиат между узлами и повышает степень децентрализации сети.

Кроме того, FHE может быть применен в системах голосования, чтобы предотвратить взаимное влияние голосующих и обеспечить более точное отражение общественного мнения в результатах голосования. В области ИИ FHE может защитить чувствительные данные, используемые для обучения, позволяя ИИ обучаться и обрабатывать информацию без прямого доступа к исходным данным.

Резюме

Несмотря на то что ZK, MPC и FHE стремятся защитить конфиденциальность и безопасность данных, у них есть различия в сценариях применения и технологической сложности:

• ZK в основном используется для подтверждения правильности информации, не раскрывая дополнительной информации.
• MPC позволяет нескольким сторонам безопасно выполнять совместные вычисления, защищая свои входные данные.
• FHE позволяет выполнять сложные вычисления в состоянии шифрования данных.

Реализация и применение этих технологий сталкиваются с различными уровнями вызовов, включая сложность дизайна, вычислительную эффективность и стоимость применения. Тем не менее, с постоянным развитием технологий их важность в защите безопасности данных и личной конфиденциальности будет все более очевидной.