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📄 详情参考：
Launchpool 公告：https://www.gate.com/zh/announcements/article/46134
Alpha 第11期公告：https://www.gate.com/zh/announcements/article/46137
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全同态加密FHE:区块链隐私保护的未来之星
全同态加密(FHE)的发展与应用
全同态加密(FHE)的概念最早可以追溯到20世纪70年代,但长期以来一直难以实现。其核心思想是对加密数据进行计算而无需解密。最初只能进行简单的加法或乘法运算,称为部分同态加密。2009年,Craig Gentry取得突破性进展,展示了可以在加密数据上进行任意计算,从而开启了全同态加密的发展。
FHE是一种先进的加密技术,允许在不解密的情况下对加密数据进行计算。这意味着可以直接对密文进行操作并生成加密结果,解密后该结果与对明文进行相同操作的结果一致。
FHE的核心特性
同态性
噪声管理:FHE加密会在密文中添加噪声以确保安全性,但每次操作后噪声都会增加。有效管理和最小化噪声至关重要,以免影响计算准确性。
无限操作:与部分同态加密(PHE)和某种同态加密(SHE)不同,FHE支持无限次的加法和乘法,可以在加密数据上进行任意类型的计算。
严格来说,FHE是同态加密的一种特殊情况。同态加密意味着对密文的操作等同于对明文的相同操作。需要注意两个关键挑战:
明文和密文之间的等效性涉及添加噪声。如果噪声过大可能导致计算失败,因此噪声控制非常重要。
加法和乘法的计算开销巨大。密文计算可能比明文计算昂贵10,000到1,000,000倍。
同态加密根据实现程度可分为:
FHE的主要优势在于能够在加密数据上进行任何类型的计算,确保整个计算过程的隐私和安全性。
FHE在区块链中的应用
FHE有望成为区块链可扩展性和隐私保护的关键技术。目前区块链默认是透明的,每笔交易和智能合约变量都是公开的。FHE可以将完全透明的区块链转变为部分加密形式,同时仍受智能合约控制。
某公司正在开发FHE虚拟机,允许程序员编写操作FHE原语的Solidity代码。这种方法可以解决当今区块链上的隐私问题,使加密支付、老虎机和赌场等用例成为可能,同时保留交易图,使其更具监管友好性。
FHE的另一个关键应用是改善隐私项目的可用性。一些隐私项目在余额信息检索时间和同步延迟等方面存在重大可用性问题。FHE通过隐私消息检索(OMR)提供解决方案,允许钱包客户端在不暴露访问内容的情况下同步。
然而,FHE并不能直接解决区块链可扩展性问题。将FHE与零知识证明(ZKP)结合可能解决一些可扩展性挑战。可验证的FHE可以确保计算正确执行,为区块链环境提供可信的计算机制。
FHE和零知识证明(ZKP)的关系
FHE和ZKP是互补的技术,但服务于不同目的。ZKP允许可验证的计算和零知识属性,为私有状态提供隐私。然而,ZKP不提供共享状态的隐私,这对无许可智能合约平台至关重要。FHE和多方计算(MPC)则允许在不暴露数据的情况下对加密数据进行计算。
将ZKP和FHE结合会显著增加计算复杂性,除非特定用例需要,否则不太实际。
FHE的现状和前景
FHE在开发进度上落后于ZKP约3-4年,但正在迅速赶上。第一代FHE项目已开始测试,主网预计今年晚些时候推出。尽管FHE的计算开销仍高于ZKP,但其大规模应用潜力巨大。一旦FHE进入生产并规模化,预计会像ZK Rollups那样快速增长。
挑战与瓶颈
FHE的应用面临计算效率和密钥管理等挑战。FHE中的自举操作计算密集,但算法进步和工程优化正在改善这一问题。对于机器学习等特定用例,不使用自举的替代方案可能更高效。
密钥管理也是一大挑战。一些FHE项目需要阈值密钥管理,涉及具有解密能力的验证者群组。这种方法需要进一步发展以克服单点故障问题。
FHE市场现状
一些加密风投公司积极投资FHE领域,看好其潜力。已有项目正与合作伙伴开发老虎机、赌场、商业支付和游戏等应用。
阈值FHE(TFHE)将FHE与MPC和区块链结合,特别有前景,开启了新的应用场景。FHE的开发者友好性,使得可以使用Solidity进行编程,在应用开发中既实用又可行。
竞争格局
多家公司正在FHE领域展开竞争:
这些公司都获得了风险投资的支持,显示了市场对FHE技术的信心。
法规环境
FHE等隐私技术的法规环境在不同地区各不相同。尽管数据隐私广受支持,金融隐私仍是灰色地带。FHE有望增强数据隐私,允许用户保留数据所有权并可能从中获利,同时保持社会效益。
结论
全同态加密(FHE)正处于变革加密领域的前沿,提供先进的隐私和安全解决方案。随着技术进步和资本关注,FHE有望实现大规模应用,解决区块链可扩展性和隐私保护的关键问题。未来3-5年内,FHE预计会取得显著进展,为加密生态系统带来创新应用。