FHE: La estrella del futuro en la computación privada

FHE( la encriptación totalmente homomórfica ) es una tecnología de encriptación avanzada que permite realizar cálculos directamente sobre datos encriptados, logrando así el procesamiento de datos bajo protección de la privacidad. Esta tecnología tiene un amplio potencial de aplicación en múltiples campos como las finanzas, la salud y la computación en la nube, pero actualmente enfrenta desafíos como altos costos computacionales y mala escalabilidad, aún está lejos de un uso comercial a gran escala.

Principios básicos de FHE

La idea central de FHE es ocultar la información original mediante polinomios y transformar el cálculo en forma de circuito. Los pasos específicos incluyen:

1. Seleccionar el polinomio de clave y el polinomio aleatorio
2. Generar un polinomio "error" pequeño
3. Cifrar el texto plano
4. Convertir el proceso de cálculo en un circuito

En este proceso, se introdujo ruido para garantizar la seguridad, pero el ruido se acumula a medida que aumenta el número de cálculos, lo que puede llevar a que no se pueda recuperar el texto original. Para resolver este problema, se han propuesto varias técnicas:

• Cambio de clave: comprimir el texto cifrado pero introducir un poco de ruido
• Cambio de módulo: reducir el presupuesto de ruido
• Bootstrap: restablecer el ruido al nivel inicial

Los principales esquemas de FHE en la actualidad utilizan la tecnología de Bootstrap, pero el costo computacional sigue siendo muy alto.

Desafíos que enfrenta FHE

El mayor problema de FHE es su baja eficiencia de cálculo. En comparación con el cálculo normal, el costo computacional de FHE puede ser hasta miles de millones de veces mayor. Para ello, DARPA lanzó el programa DPRIVE, cuyo objetivo es aumentar la velocidad de cálculo de FHE a 1/10 de la del cálculo normal. Se aborda principalmente desde los siguientes aspectos:

1. Aumentar la longitud de palabra del procesador
2. Desarrollar procesadores ASIC dedicados
3. Adopción de arquitectura paralela MIMD

Pero el plan avanza lentamente y aún hay una gran distancia con respecto al objetivo.

Aplicaciones de FHE en la blockchain

FHE se utiliza principalmente en el campo de la blockchain para proteger la privacidad de los datos, y los escenarios de aplicación incluyen:

• Protección de la privacidad en la cadena
• Privacidad de los datos de entrenamiento de IA
• Privacidad de votación en cadena
• Revisión de transacciones en cadena

FHE también se considera una de las soluciones potenciales para el problema de MEV. Sin embargo, debido a problemas de eficiencia, su aplicación en la blockchain sigue siendo limitada.

Introducción a los proyectos principales

Los principales proyectos en el campo de FHE son:

• Zama: proporciona una cadena de herramientas de desarrollo basada en TFHE
• Fhenix: Construyendo Layer 2 con prioridad en la privacidad
• Privasea: enfocado en el cálculo de datos LLM
• Inco Network: construido sobre fhEVM en la Capa 1
• Arcium: fusión de tecnologías como FHE, MPC y ZK
• Mind Network: combina Restaking para ofrecer seguridad

Zama, como proveedor de infraestructura, ha brindado soporte técnico a varios proyectos.

Perspectivas Futuras

A pesar de que la tecnología FHE todavía se encuentra en una etapa temprana y enfrenta muchos desafíos, su potencial en la protección de la privacidad es enorme. Con más inversiones y talento, así como el desarrollo de chips especializados, se espera que FHE traiga profundas transformaciones en campos como la defensa, las finanzas y la salud. Con la llegada de la era de la computación cuántica, la importancia de la tecnología FHE se destacará aún más.