FHE: Gelecekteki Gizlilik Hesaplamalarının Anahtarı Teknoloji

FHE (Tam Homomorfik Şifreleme), şifreli veriler üzerinde doğrudan hesaplama yapabilen, böylece gizliliği koruyarak veri işleme imkanı sağlayan gelişmiş bir şifreleme teknolojisidir. FHE'nin özellikle gizlilik koruması gerektiren veri işleme ve analiz alanlarında, finans, sağlık hizmetleri, bulut bilişim, makine öğrenimi, oylama sistemleri, nesnelerin interneti, blok zinciri gizliliği koruma gibi birçok potansiyel uygulama senaryosu bulunmaktadır. Ancak ticari hale gelmesi zaman alacaktır; ana zorluk, algoritmaların getirdiği büyük hesaplama ve bellek maliyetleri ile sınırlı ölçeklenebilirliktir.

FHE'nin Temel Prensipleri

FHE'nin temeli, orijinal bilgiyi gizlemek için çok terimli polinomlar kullanmaktır. Basitleştirilmiş FHE şifreleme süreci aşağıdaki gibidir:

1. Bir anahtar polinomunu seçin s(x)
2. Rastgele çok terimli oluştur a(x)
3. Küçük "hata" polinomunu e(x) oluşturun.
4. Şifreli düz metin m: c(x) = m + a(x)*s(x) + e(x)

Şifre çözme sırasında, sadece s(x)'i bilmek yeterlidir, c(x)'den m'yi geri elde edebilirsiniz. Rastgelelik ve hata eklemek güvenliği artırabilir.

Kripto veriler üzerindeki hesaplamaları desteklemek için, FHE işlemleri "devre" olarak dönüştürür. Ancak her işlemde gürültü artar ve gürültü çok fazla olduğunda doğru bir şekilde şifre çözme yapılamaz. Bu sorunu çözmek için, FHE aşağıdaki anahtar teknolojileri kullanır:

• Anahtar değiştirme: Şifreli metin boyutunu sıkıştırma
• Modül değişimi: Gürültü artışını kontrol et
• Bootstrap: Gürültüyü başlangıç seviyesine sıfırlama

Günümüzdeki yaygın FHE çözümleri Bootstrap teknolojisini kullanmaktadır, ancak hesaplama maliyeti hala çok yüksektir.

FHE'nin Karşılaştığı Zorluklar

FHE'nin ana zorluğu, büyük hesaplama yüküdür. Normal hesaplamalara kıyasla, FHE'nin hesaplama hızı yaklaşık 1 milyon kat daha yavaştır. FHE performansını geliştirmek için, Amerika Birleşik Devletleri Savunma Bakanlığı İleri Araştırma Projeleri Ajansı (DARPA), 2021 yılında Dprive projesini başlattı, amacı FHE hesaplama hızını normal hesaplamanın 1/10'una yükseltmektir. Bu proje, aşağıdaki alanlarda çalışmalara odaklanmaktadır:

1. İşlemci kelime uzunluğunu artır
2. Özel ASIC işlemcileri geliştirmek
3. MIMD paralel mimarisini inşa et

Yavaş ilerlemeye rağmen, uzun vadede FHE teknolojisi hassas verilerin korunmasında hala önemli bir öneme sahiptir, özellikle askeri, sağlık, finans gibi alanlarda.

FHE'nin Blok Zincirindeki Uygulamaları

Blok zinciri alanında, FHE esas olarak veri gizliliğini korumak için kullanılır, uygulama alanları şunlardır:

• Zincir Üstü Gizlilik
• AI eğitim verisi gizliliği
• Zincir üstü oylama gizliliği
• Zincir Üstü Gizli İşlem İncelemesi
• MEV sorununa potansiyel çözümler

Ancak FHE, düğüm çalışma gereksinimlerini önemli ölçüde artırma, ağ verimliliğini azaltma gibi zorluklarla da karşı karşıya.

Ana FHE Projeleri

Şu anda ana FHE projeleri şunlardır:

• Zama: TFHE tabanlı geliştirme yığını sağlıyor
• Fhenix: Gizliliği öncelikli olan Layer 2 inşa etmek
• Privasea: LLM veri işlemesi için
• Inco Network: FHE Layer 1'i inşa etme
• Arcium: Birçok kriptografi teknolojisinin birleşimi
• Zihin Ağı: Yeniden Stake Etme Yarışı

Zama, çoğu projenin kullandığı FHE teknolojisi sağlayıcısıdır.

Gelecek Perspektifi

FHE teknolojisi hala erken aşamalardadır, ZK teknolojisine göre daha yavaş bir gelişim göstermektedir. Ancak, sermaye ilgisinin artması ve FHE'ye özel çiplerin geliştirilmesi ile FHE, savunma, finans, sağlık gibi alanlarda derin değişimler getirme potansiyeline sahiptir. FHE çiplerinin uygulamaya konulması, ticari hale gelmesinin önemli bir ön koşulu olacaktır.

Birçok teknik zorlukla karşılaşmasına rağmen, kesin bir talebe sahip olan bu öncü teknoloji FHE'nin geleceği hala büyük bir potansiyele sahip. Gizli verilerin kuantum algoritmaları gibi yeni ortaya çıkan teknolojilerle birleşmesinin büyük potansiyelini serbest bırakması ve patlayıcı bir gelişim göstermesi bekleniyor.