FHE技術のブロックチェーン分野における応用と発展

暗号技術は人類文明の進歩において重要な地位を占めており、特に情報セキュリティとプライバシー保護の分野で重要な役割を果たしています。それはデータの送信と保存に対して堅固な保護を提供し、その非対称暗号の公開鍵と秘密鍵のシステム、そしてハッシュ関数は中本聡によって創造的に統合され、二重支出問題を解決するためのプルーフ・オブ・ワークメカニズムが設計され、ビットコインの誕生を促進し、ブロックチェーン時代を開きました。

ブロックチェーン業界の発展に伴い、一連の先端暗号技術が次々と登場しています。その中でも、零知識証明(ZKP)、多者計算(MPC)、そして完全同態暗号(FHE)が最も際立っています。これらの技術は、ZKPをRollupソリューションと組み合わせることでブロックチェーンの拡張性問題を解決したり、MPCを公私鍵システムと組み合わせることでユーザーエントリーポイントの大規模な応用を促進したりしています。暗号学の聖杯の一つと見なされているFHEは、その独自の特性により、第三者が暗号データを解読することなく任意の計算や操作を行うことを可能にし、組み合わせ可能なオンチェーンプライバシー計算を実現し、さまざまな分野に新たな可能性をもたらしています。

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FHEの概要

FHE(全同態暗号)のコア特性は、暗号文に対して計算と操作を行うことを許可し、これらの操作が明文に直接マッピングされること、つまり暗号化されたデータの数学的性質を保持することです。FHEの"F"は、この同態性が新しい高みに達し、暗号化されたデータに対して無限の計算と操作を行うことを可能にすることを意味します。

FHE業界において、マイクロソフトとザマは優れたオープンソース製品によって顕著な影響力を発揮しています。彼らは開発者に安定して効率的なFHE実装を提供し、FHE技術の発展と応用を大いに促進しました。

マイクロソフトのSEALは全同態暗号と部分同態暗号をサポートし、高効率のC++インターフェースを提供し、さまざまな最適化アルゴリズムを統合して性能を向上させています。ZamaのTFHEは高性能全同態暗号に特化し、C言語インターフェースを通じてサービスを提供し、先進的な最適化技術を利用してより高速かつ低リソース消費を実現しています。

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fhEVMテクノロジー

FHEをブロックチェーン上で実現するために、Zama社はfhEVM製品を発表しました。fhEVMはSolidityをサポートし、プライバシー計算を行う全同態EVMで、開発者がイーサリアムのスマートコントラクトでFHE技術を使用し、プライバシー保護と安全な計算を実現できるようにします。

fhEVMのコア機能には次のものが含まれます:

• Zama FHEライブラリを統合したプレコンパイル契約を通じて、FHE操作のサポートを提供します
• FHEのために特定のEVMメモリとストレージ領域を構築し、FHE暗号文の保存、読み書き、検証を行います
• 分散型閾値プロトコルに基づいて設計された復号メカニズム
• 開発のハードルを下げるSolidityコントラクトライブラリ、FHE暗号データタイプ、操作タイプなどを設計する

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FHEロールアップ

Fhenixは先駆者として、fhEVMとRollup技術を組み合わせることを積極的に探求し、FHE-Rollups型Layer2ソリューションの構築を提案しています。ZK Rollupsは複雑なZKPメカニズムを含み、膨大な計算リソースを必要とするため、FhenixはOptimistic Rollupsソリューションを選択しました。

Fhenixの技術スタックには次のものが含まれています:

• WebAssemblyでの詐欺証明のためのArbitrum Nitroの詐欺証明の変種
• コアライブラリfheOSは、FHEロジックをスマートコントラクトに統合するための機能を提供します。
• 阈値サービスネットワーク(TSN)、ホスティングされた秘密共有のネットワークキー、データの復号化などのタスクを担当

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FHEコプロセッサ

FhenixはRelayモジュールを導入し、さまざまなパブリックチェーン、L2、およびL3ネットワークがFHEコプロセッサーに接続してFHE機能を使用できるようにします。FhenixはEigenLayerと提携し、Restakingメカニズムを通じてFHEコプロセッサーにより迅速なサービスチャネルを提供し、効率と柔軟性を向上させます。

FHEアプリケーションシーン

FHE技術は全チェーンゲーム、DeFi、AIなどの分野で広範な応用の可能性を示しています:

• プライバシー保護の全チェーンゲーム: ゲームエコノミーに暗号的保護を提供し、リアルタイムの操作を防ぎ、プレイヤーのプライバシーを保護します
• DeFi/MEV: DeFiにおけるセンシティブデータを保護し、MEV攻撃リスクを低減する
• AI:暗号化データ上でAIが処理を行うことを許可し、個人のプライバシーデータを保護します。

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FHEエコシステムプロジェクト

ZamaとFhenixを除いて、FHEエコシステムには注目すべきプロジェクトがいくつかあります:

• Sunscreen:自助研发FHEコンパイラ,伝統的なプログラミング言語のFHE変換をサポート
• マインドネットワーク: EigenLayer Restakingメカニズムを組み合わせたFHEネットワーク
• PADO Labs:ZKPとFHEを融合したZKFHE
• Arcium: FHEを組み合わせた並列秘密計算ネットワーク
• Inco Network:FHE計算のコストと効率の最適化に焦点を当てたレイヤー1
• Treat:柴チームが座間と共同で作成したFHEレイヤー3
• octra:隔離された実行環境をサポートするFHEネットワーク
• BasedAI:LLMモデルにFHE機能を導入する分散ネットワーク
• Encifher: FHEを中心にFHEMLのプロジェクトを行う
• Privasea:AI分野のML推論プロセスにおけるデータプライバシー保護を実現するFHEネットワーク

非営利の研究および教育機関であるFHE.orgとFHE Onchainは、エコシステムに貴重な学術リソースを提供しています。

FHE技術の展望は広大であり、Fhenixなどのプロジェクトの進展に伴い、複数の分野で広く応用されることが期待され、ブロックチェーン業界に新たな革新と活力をもたらすでしょう。

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