FHE, ZK та MPC: порівняльний аналіз трьох основних шифрувальних технологій

У сучасну цифрову епоху безпека даних та захист приватності є вкрай важливими. Повністю гомоморфне шифрування (FHE), докази з нульовим знанням (ZK) та багатосторонні безпечні обчислення (MPC) є трьома передовими технологіями шифрування, які відіграють важливу роль у різних сценаріях. У цій статті буде детально порівняно характеристики та застосування цих трьох технологій.

1. Докази з нульовим розголошенням (ZK): доведення без розкриття

Технологія нульових знань дозволяє одній стороні доводити іншій стороні правдивість певної інформації, не розкриваючи жодних конкретних деталей про цю інформацію. Ця технологія базується на шифруванні і підходить для ситуацій, що потребують перевірки прав чи особи.

Наприклад, під час оренди автомобіля клієнти можуть підтвердити свій кредитний статус перед компанією з оренди автомобілів за допомогою кредитного рейтингу, не надаючи детальні банківські виписки. У сфері блокчейн анонімна монета Zcash використовує технологію ZK, що дозволяє користувачам здійснювати транзакції, зберігаючи анонімність, та підтверджувати своє право на переказ цих монет.

2. Багатостороннє безпечне обчислення (MPC): спільне обчислення без витоку інформації

Технологія багатостороннього безпечного обчислення дозволяє кільком учасникам виконувати обчислювальні завдання спільно, не розкриваючи своїх чутливих даних. Ця технологія є дуже корисною в ситуаціях, коли потрібна співпраця над даними, але потрібно захистити конфіденційність даних усіх сторін.

Типовим прикладом є те, що троє людей хочуть обчислити свою середню зарплату, але не хочуть розкривати один одному конкретні суми зарплат. Завдяки технології MPC вони можуть безпечно виконати це обчислення, не розкриваючи особисту інформацію.

У сфері криптовалют технологія MPC застосовується в дизайні деяких гаманців. Цей гаманець ділить приватний ключ на кілька частин, які зберігаються на пристрої користувача, в хмарі та у інших надійних сторон, що підвищує безпеку коштів і зручність відновлення.

3. Повна гомоморфна шифрування (FHE): Обчислення в зашифрованому стані

Повна гомоморфна шифрування технологія дозволяє виконувати складні обчислення, зберігаючи дані в зашифрованому стані. Ця технологія особливо підходить для обробки чутливих даних в хмарних обчислювальних середовищах.

Одним з потенційних застосувань FHE є механізм доказу частки (PoS) у блокчейні. Для деяких малих PoS проектів вузли-верифікатори можуть схилятися до простого слідування результатам великих вузлів, а не незалежної перевірки транзакцій. Використання технології FHE дозволяє вузлам завершити верифікацію блоку, не знаючи відповідей інших вузлів, що запобігає плагіату між вузлами та підвищує рівень децентралізації мережі.

Крім того, FHE також може бути використано в системах голосування, щоб запобігти впливу голосувачів один на одного, забезпечуючи більш точне відображення громадської думки. У сфері ШІ FHE може захистити чутливі дані, що використовуються для навчання, дозволяючи ШІ навчатися та обробляти інформацію без безпосереднього доступу до вихідних даних.

Підсумок

Хоча ZK, MPC та FHE усі прагнуть захистити приватність і безпеку даних, між ними існують відмінності в сценах застосування та технічній складності:

• ZK головним чином використовується для доведення правильності інформації, не розкриваючи додаткову інформацію.
• MPC дозволяє кільком сторонам безпечно виконувати спільні обчислення, захищаючи їхні вхідні дані.
• FHE дозволяє виконувати складні обчислення в умовах, коли дані залишаються зашифрованими.

Ці технології реалізації та застосування стикаються з різними ступенями викликів, включаючи складність дизайну, обчислювальну ефективність та вартість фактичного застосування. Однак, із постійним розвитком технологій, їхня важливість у захисті безпеки даних та особистої конфіденційності буде зростати.