隐私是网络财富长年存眷的议题,Web3 也将隐私视为刚需而促使零常识证明 (ZKP) 与安详多方运算 (MPC) 等技能的落地成长。不外近期全同态加密技能 (FHE) 也逐渐走入市场眼帘中,或者有时机改变现有隐私技能的缺口而呈现全新应用。
全同态加密 (FHE) 先容
应用观念:加密资料不消解密可直接计较
同态加密 (Homomorphic Encryption, HE) 是一种暗码学加密技能,其目标是为了强化资料运算安详。简朴来说,当资料被 HE 函数举办加密后,该笔资料可以在不需要解密的环境下举办其他运算,借此晋升资料运算的安详性与隐私。
按照技能成熟度与可举办的操纵差别,还可以分为:
- 半同态加密 (Partially Homomorphic Encryption, PHE)
- 近似同态加密 (Somewhat Homomorphic Encryption, SWHE)
- 全同态加密 (Fully Homomorphic Encryption, FHE)
而全同态加密技能相对较成熟,可以举办更巨大的加密后运算并足以贸易化,因此也顺势成为区块链财富存眷的重点技能。
FHE 可以确保资料在传输、运算、回传的进程中,全程保持加密状态,掩护资料的机要性。有别于传统的模式,利用 FHE 加密的资料,无需在计较进程中解密资料,确保岂论是电信业者、云端计较业者、告白阐明业者,都可以在不看到明文的环境下完成任务,并将完成计较后的资料 (仍然是加密状态) 回传给客户,客户再自行解密获得方针功效。
FHE 岂论是对付第三方处事业者或是客户都有辅佐。对付处事业者来说,可以淘汰隐私资料保管疑虑,又可以收取运算用度;而对付用户来说,,可以晋升资料的安详性与隐私性。
颠末 FHE 加密后的数据,可在保持加密的状态下受第三方阐明或是计较处理惩罚,获得的功效只有用户可以举办解密。
代数观念:f(x) + f(y) = f(x+y)
全同态加密让用户可以将资料操作 FHE 函数加密,譬喻将资料 x 与资料 y 操作 f 加密酿成 f(x) 与 f(y),再传送给外部。
外部计较者可以借由 f(x) + f(y) 计较 f(x+y),并将 f(x+y) 回传给用户,用户拥有解密函数 g,获得功效 g(f(x+y)) = x+y。
进程中外部并不知道资料明文,但仍可以完成计较并提交给资料拥有者。
案例说明
其实同态加密已经用在很多应用上:
- 法国科技公司利 FHE 技能协助医院阐明病患隐私资料。
- 韩国当局利用 FHE、MPC 等技隐私术,举办隐私问卷观测应用尝试。
- 国立中山大学操作同态开拓「具隐私掩护暨安详资料探勘之医疗资料仓储系统」项目打算,研发快捷式医疗处事,将医疗数据安详上传云端。
全同态加密在 Web3 重要性
FHE 补足 ZKP、MPC 缺口
Web3 财富现有的零常识证明 (Zero-knowledge proof, ZKP) 与安详多方运算技能 (Secure Multi-Party Computation, MPC)、可执行安详情况 (trusted execution environment, TEE) 与 FHE 的差别是什么?为何需要再插手一个新的技能?是否会开启新的技能竞争?
ZKP、FHE、MPC、和 TEE 实际上是互补的技能,所利用的场景有所差别。除了竞争之外,带来更多的是组合创新的时机:
- ZKP 提供相对较强的隐私担保,因为在此架构下「未加密」的资料永远不会分开用户的装置。未经资料拥有者许可,任何人都无法对这些资料举办任何计较,不外反过来说也失去了可组合性。更适合验证计较,而不是实际运行隐私型的智能合约。
- FHE 具有较强的可组合性,但隐私性较弱。因为若 FHE 需要利用在区块链上,仍然需要让验证者或是机制下的少数方拥有解密钥匙,才气记载生意业务资讯上链。不外由于其可组合性与隐私特性,在链上应用仍具有必然需求。
- MPC 提供上述两个要领之间的中间定位。MPC 在不透露输入的环境下完成输出,因此答允对隐私资料举办计较 (输入),比 ZKP 提供更多的可组合性,不外这种计较仅限于一小部门参加者可执行。适适用在钱包私钥打点。
- TEE 提供生意业务在安详情况中举办解密与运算,技能也相对成熟高效率,不外却过于依赖执行情况的安详性。适适用在去中心化要求较低的成果上。
上述各类技能皆有奇特优势。ZKP 适适用在验证工作真伪,FHE 适合应用在需要将私密资料提交到合约的计较场景,MPC 适合有限制成分许可的隐私计较,TEE 适合高频计较且安详性需求较低的应用。
将来可以预见将呈现团结多种加密技能的产物呈现,满意各式成果需求。
譬喻资产打点东西可以利用 ZKP 验证某用户的资金量是否达高净值尺度,同时操作 FHE 为用户建造资产变革表格而不必传输个体资产资料。
隐私 Web3 应用
对付区块链财富,全同态加密也是很好的互补技能,强化区块链隐私不敷的问题。FHE 使智能合约可以处理惩罚密文,而无须知道真实资料,提高对付隐私需求较高的应用之可行性。
- 生意业务代币:借由将生意业务内容加密,晋升用户隐私之外也可以低落 MEV 损失。
- DAO 投票:可以做到匿名投票或是特按时间点果真,淘汰果真资讯造成的特别滋扰。
- 拍卖:仅发布最终最跨越价,淘汰透露拍买家卖计策。
- 全链游戏:借由埋没生意业务资讯与敌手玩家计策,打造越发真实的资讯非对称赛局。
实作项目:Fhenix Network
若要团结区块链与全同态加密,根基上除了用户签署生意业务时需要有东西可以举办加密,还需要能快速读取全同态加密函数的智能合约与虚拟机,最后则是需要降服如何让节点举办验证生意业务内容。
项目先容
今朝的办理方案是打造一条拥有原生全同态加密操纵的虚拟机,而 Fhenix Network 则号称整合 FHE 的去中心化网络。想办理的是以太坊和其他 EVM网络过于透明的问题,透过引入隐私成果促使发生更遍及的应用。
Fhenix Network 是以太坊生态的 FHE Rollup,基于 Arbitrum Nitro 诈欺证明打造,提供模组化的 FHE 成果的同时支援 EVM 兼容。选择 Optimistic Rollups 的原因是因为今朝技能较容易实作,快速推出 FHE Layer2 举办市场测试。
运作道理简介
透过 Arbitrum Nitro 的架构,Fhenix Network 利用 WebAssembly 虚拟机 (WASM) 举办诈欺证明与 FHE 逻辑编译,在 WASM 上以安详的方法运行而不是在 EVM 上运行。
Fhenix Network 的焦点 FHE 逻辑位于 fheOS 代码库,其包括开拓人员将 FHE 实作到智能合约中所需的套件。譬喻 TFHE-rs (由相助同伴 Zama 建构)。
而全同态加密最重要解密的环节,在 Fhenix Network 的设计中是 Threshold Network (TSN) 模组认真,当资料需要解密时,TSN 会认真解密并回传资料。
解锁更多隐私应用
全同态加密并不是近期新开拓的技能,不外跟着技能的进步,徐徐被加密圈视为是一种潜在的隐私掩护办理方案,补足 ZKP、MPC 等现有加密技能的缺口,潜在的新应用包括隐私投票、全链游戏、抗 MEV 转帐等,等候将来会呈现更多有趣应用。
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