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Chiffrement homomorphe complet FHE : la future étoile de la protection de la vie privée sur Blockchain
Chiffrement homomorphe complet(FHE) développement et application
Le concept de chiffrement homomorphe complet ( FHE ) remonte aux années 1970, mais a longtemps été difficile à réaliser. Son idée centrale est de pouvoir effectuer des calculs sur des données chiffrées sans décryptage. Au début, seules des opérations simples d'addition ou de multiplication pouvaient être effectuées, ce qui est appelé chiffrement homomorphique partiel. En 2009, Craig Gentry a réalisé des avancées révolutionnaires, démontrant qu'il était possible d'effectuer des calculs arbitraires sur des données chiffrées, ouvrant ainsi la voie au développement du chiffrement homomorphe complet.
FHE est une technologie de chiffrement avancée qui permet de calculer des données chiffrées sans les déchiffrer. Cela signifie qu'il est possible d'opérer directement sur le texte chiffré et de générer des résultats chiffrés, qui, une fois déchiffrés, sont cohérents avec les résultats obtenus en effectuant les mêmes opérations sur le texte en clair.
Les caractéristiques clés du chiffrement homomorphe complet
Chiffrement homomorphique
Gestion du bruit : Le chiffrement homomorphe complet ajoute du bruit au texte chiffré pour assurer la sécurité, mais le bruit augmente après chaque opération. Il est crucial de gérer et de minimiser efficacement le bruit afin de ne pas affecter la précision des calculs.
Opérations illimitées : Contrairement à certains chiffrages homomorphiques (PHE) et à certains chiffrages homomorphiques (SHE), le FHE prend en charge un nombre illimité d'additions et de multiplications, permettant d'effectuer n'importe quel type de calcul sur des données chiffrées.
Strictement parlant, le FHE est un cas particulier de chiffrement homomorphique. Le chiffrement homomorphique signifie que les opérations sur le texte chiffré sont équivalentes aux mêmes opérations sur le texte en clair. Il est important de noter deux défis clés :
L'équivalence entre le texte en clair et le texte chiffré implique l'ajout de bruit. Si le bruit est trop important, cela peut entraîner un échec du calcul, donc le contrôle du bruit est très important.
Les coûts de calcul pour l'addition et la multiplication sont énormes. Le calcul sur des données chiffrées peut être de 10 000 à 1 000 000 fois plus coûteux que sur des données en clair.
Le chiffrement homomorphique peut être classé selon le degré de mise en œuvre :
Le principal avantage du chiffrement homomorphe complet (FHE) réside dans sa capacité à effectuer tout type de calcul sur des données chiffrées, garantissant ainsi la confidentialité et la sécurité de l'ensemble du processus de calcul.
L'application du chiffrement homomorphe complet dans la blockchain
Le FHE est promis à devenir une technologie clé pour l'évolutivité et la protection de la vie privée dans la blockchain. Actuellement, la blockchain est par défaut transparente, chaque transaction et variable de contrat intelligent étant publics. Le FHE peut transformer une blockchain complètement transparente en une forme partiellement chiffrée, tout en restant sous le contrôle des contrats intelligents.
Une entreprise développe une machine virtuelle FHE, permettant aux programmeurs d'écrire du code Solidity pour manipuler les primitives FHE. Cette approche peut résoudre les problèmes de confidentialité sur les blockchains d'aujourd'hui, rendant possibles des cas d'utilisation tels que les paiements chiffrés, les machines à sous et les casinos, tout en préservant le graphique des transactions, le rendant plus favorable aux régulations.
Une autre application clé du chiffrement homomorphe complet (FHE) est d'améliorer la convivialité des projets de confidentialité. Certains projets de confidentialité présentent des problèmes de convivialité importants en termes de temps de récupération des informations de solde et de délais de synchronisation. Le FHE propose une solution par le biais de la récupération de messages privés (OMR), permettant aux clients de portefeuille de se synchroniser sans exposer le contenu d'accès.
Cependant, le chiffrement homomorphique complet (FHE) ne peut pas résoudre directement les problèmes d'évolutivité de la blockchain. Combiner le FHE avec la preuve à divulgation nulle de connaissance (ZKP) pourrait résoudre certains défis d'évolutivité. Un FHE vérifiable peut garantir que les calculs sont correctement exécutés, fournissant un mécanisme de calcul fiable pour l'environnement blockchain.
La relation entre FHE et les preuves à zéro connaissance ( ZKP )
Le FHE et le ZKP sont des technologies complémentaires, mais servent des objectifs différents. Le ZKP permet des calculs vérifiables et des attributs à connaissance nulle, offrant ainsi de la confidentialité pour les états privés. Cependant, le ZKP ne fournit pas de confidentialité pour les états partagés, ce qui est crucial pour les plateformes de contrats intelligents sans autorisation. Le FHE et le calcul multipartite (MPC) permettent quant à eux d'effectuer des calculs sur des données chiffrées sans exposer ces données.
Combiner ZKP et FHE augmentera considérablement la complexité des calculs, sauf si des cas d'utilisation spécifiques le nécessitent, sinon cela n'est pas très pratique.
État et perspectives du chiffrement homomorphe complet
Le FHE a environ 3 à 4 ans de retard sur le ZKP en termes de développement, mais il rattrape rapidement son retard. Les premiers projets de FHE ont commencé à être testés, et le lancement du réseau principal est prévu pour plus tard cette année. Bien que le coût de calcul du FHE soit encore supérieur à celui du ZKP, son potentiel d'application à grande échelle est énorme. Une fois que le FHE sera en production et à grande échelle, on s'attend à ce qu'il connaisse une croissance rapide, tout comme les ZK Rollups.
Défis et obstacles
Les applications du chiffrement homomorphe complet (FHE) font face à des défis tels que l'efficacité computationnelle et la gestion des clés. Les opérations de bootstrap dans le FHE sont intensives en calcul, mais les avancées algorithmiques et les optimisations techniques améliorent ce problème. Pour des cas d'utilisation spécifiques comme l'apprentissage automatique, des alternatives qui n'utilisent pas le bootstrap peuvent être plus efficaces.
La gestion des clés est également un grand défi. Certains projets FHE nécessitent une gestion des clés par seuil, impliquant un groupe de validateurs ayant la capacité de déchiffrer. Cette méthode nécessite un développement supplémentaire pour surmonter le problème de point de défaillance unique.
État actuel du marché FHE
Certaines entreprises de capital-risque en chiffrement investissent activement dans le domaine du chiffrement homomorphe complet, croyant en son potentiel. Des projets sont déjà en cours de développement avec des partenaires pour des applications telles que les machines à sous, les casinos, les paiements commerciaux et les jeux.
Le FHE seuil ( TFHE ) combine le FHE avec le MPC et la blockchain, ce qui est particulièrement prometteur et ouvre de nouveaux scénarios d'application. La convivialité pour les développeurs du FHE permet de programmer en Solidity, ce qui est à la fois pratique et faisable dans le développement d'applications.
Paysage concurrentiel
De nombreuses entreprises se livrent à une concurrence dans le domaine du chiffrement homomorphique.
Ces entreprises ont toutes bénéficié du soutien de capital-risque, ce qui montre la confiance du marché dans la technologie FHE.
Environnement réglementaire
L'environnement réglementaire des technologies de confidentialité comme le FHE varie d'une région à l'autre. Bien que la confidentialité des données soit largement soutenue, la confidentialité financière reste une zone grise. Le FHE promet d'améliorer la confidentialité des données, permettant aux utilisateurs de conserver la propriété des données et de potentiellement en tirer profit, tout en préservant les bénéfices sociaux.
Conclusion
Le chiffrement homomorphe complet ( FHE ) est à la pointe de la révolution dans le domaine du chiffrement, offrant des solutions avancées en matière de confidentialité et de sécurité. Avec les progrès technologiques et l'attention des capitaux, le FHE devrait connaître une adoption à grande échelle, résolvant des problèmes clés de scalabilité et de protection de la confidentialité sur la blockchain. Au cours des 3 à 5 prochaines années, le FHE devrait réaliser des progrès significatifs, apportant des applications innovantes à l'écosystème du chiffrement.