Mã hóa đồng cấu hoàn toàn (FHE) và ứng dụng của nó

Mã hóa đồng cấu hoàn toàn (FHE) là một công nghệ mã hóa tiên tiến, cho phép thực hiện các phép toán trên dữ liệu đã được mã hóa mà không cần giải mã. Khái niệm này lần đầu tiên được đưa ra vào những năm 1970, nhưng mãi đến năm 2009, công trình đột phá của Craig Gentry mới đạt được những tiến bộ đáng kể. Các đặc điểm cốt lõi của FHE bao gồm tính đồng cấu, quản lý tiếng ồn và hỗ trợ vô hạn các phép toán cộng và nhân.

FHE có tiềm năng trở thành công nghệ chính cho khả năng mở rộng và bảo vệ quyền riêng tư trong lĩnh vực blockchain. Nó có thể biến blockchain minh bạch thành hình thức mã hóa một phần, đồng thời giữ lại quyền 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. Phương pháp này có thể giải quyết các vấn đề quyền riêng tư hiện tại trên blockchain, cho phép các ứng dụng thanh toán mã hóa, sòng bạc, v.v., trong khi vẫn giữ được khả năng truy xuất của đồ thị giao dịch.

FHE còn có thể cải thiện trải nghiệm người dùng của các dự án bảo mật thông qua việc tìm kiếm tin nhắn riêng tư (OMR), cho phép các ứng dụng ví đồng bộ hóa dữ liệu mà không làm lộ nội dung truy cập. Tuy nhiên, FHE không thể trực tiếp giải quyết vấn đề khả năng mở rộng của blockchain, có thể cần phải kết hợp với chứng minh không kiến thức (ZKP) để đối phó với thách thức này.

FHE và ZKP là những công nghệ bổ sung cho nhau, phục vụ cho những mục đích khác nhau. ZKP cung cấp tính toán có thể xác minh và thuộc tính không biết, trong khi FHE cho phép tính toán trên dữ liệu mã hóa mà không làm lộ dữ liệu đó. Kết hợp cả hai có thể làm tăng đáng kể độ phức tạp tính toán, trừ khi các trường hợp sử dụng cụ thể yêu cầu, nếu không thì thường không thực tiễn.

Sự phát triển của FHE chậm hơn ZKP khoảng ba đến bốn năm, nhưng đang nhanh chóng đuổi kịp. Các dự án FHE thế hệ đầu tiên đã bắt đầu thử nghiệm, và mạng chính dự kiến sẽ ra mắt trong thời gian tới. Mặc dù chi phí tính toán của FHE vẫn cao hơn ZKP, nhưng tiềm năng ứng dụng quy mô lớn của nó đã bắt đầu xuất hiện. Một khi FHE đi vào môi trường sản xuất và đạt được quy mô hóa, dự kiến sẽ tăng trưởng nhanh chóng như ZK Rollups.

Việc áp dụng FHE đang đối mặt với một số thách thức, bao gồm hiệu suất tính toán và quản lý khóa. Độ phức tạp tính toán của thao tác tự khởi động đang được cải thiện thông qua các cải tiến thuật toán và tối ưu hóa kỹ thuật. Đối với những trường hợp sử dụng cụ thể, chẳng hạn như học máy, việc không sử dụng các giải pháp thay thế tự khởi động có thể hiệu quả hơn. Quản lý khóa cũng là một vấn đề cần giải quyết, đặc biệt là trong các dự án yêu cầu quản lý khóa ngưỡng.

Thị trường FHE đang thu hút sự chú ý của các nhà đầu tư mạo hiểm. Nhiều dự án đang phát triển các giải pháp dựa trên FHE, bao gồm Arcium, Cysic, Zama, Sunscreen, Octra, Fhenix, Mind Network và Inco. Những dự án này bao gồm một loạt các lĩnh vực ứng dụng từ hợp đồng thông minh bảo vệ quyền riêng tư đến mạng tính toán bảo mật.

Môi trường quy định của Mã hóa đồng cấu hoàn toàn (FHE) khác nhau ở từng khu vực. Mặc dù quyền riêng tư dữ liệu thường được ủng hộ, nhưng quyền riêng tư tài chính vẫn đang ở trong vùng xám. FHE có tiềm năng tăng cường quyền riêng tư dữ liệu, cho phép người dùng giữ quyền sở hữu dữ liệu và có thể thu lợi từ đó, đồng thời duy trì lợi ích xã hội.

Nhìn về tương lai, lý thuyết, phần mềm, phần cứng và thuật toán của FHE dự kiến sẽ tiếp tục được cải thiện, khiến nó ngày càng thực tiễn hơn. FHE đang chuyển từ nghiên cứu lý thuyết sang ứng dụng thực tế, dự kiến sẽ có những tiến bộ đáng kể trong vài năm tới, hứa hẹn thúc đẩy sự phát triển của các ứng dụng đổi mới trong hệ sinh thái mã hóa.