Công nghệ FHE: Con đường tương lai của tính toán riêng tư

FHE( mã hóa đồng nhất toàn phần ) là một công nghệ mã hóa tiên tiến, cho phép thực hiện tính toán trực tiếp trên dữ liệu đã được mã hóa, từ đó xử lý dữ liệu trong khi bảo vệ quyền riêng tư. Công nghệ này có tiềm năng ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như tài chính, y tế, điện toán đám mây, v.v. Tuy nhiên, hiện tại việc thương mại hóa FHE vẫn đang đối mặt với những thách thức, chủ yếu là do chi phí tính toán và bộ nhớ lớn, cũng như khả năng mở rộng kém.

Nguyên tắc cơ bản của FHE

Cốt lõi của FHE là ẩn giấu thông tin gốc thông qua đa thức. Quy trình cụ thể bao gồm:

1. Chọn một đa thức khóa
2. Tạo đa thức ngẫu nhiên
3. Thêm đa thức "sai số" nhỏ
4. Sử dụng đa thức trên để mã hóa dữ liệu gốc

Phương pháp này có thể ẩn giấu văn bản gốc một cách hiệu quả, chỉ có thể giải mã nếu biết khóa. Tuy nhiên, trong quá trình tính toán sẽ có tiếng ồn được đưa vào, dẫn đến việc không thể giải mã chính xác sau nhiều lần tính toán. Để giải quyết vấn đề này, FHE đã áp dụng các công nghệ sau:

• Chuyển đổi khóa: Giảm kích thước văn bản mã hóa
• Chuyển đổi mô đun: kiểm soát sự gia tăng tiếng ồn
• Tự khởi động: Đặt lại độ ồn về mức ban đầu

Sự kết hợp của những công nghệ này cho phép FHE hỗ trợ các phép toán tùy ý với độ sâu vô hạn.

Những thách thức mà FHE đối mặt

Thách thức lớn nhất của FHE là chi phí tính toán khổng lồ của nó. So với tính toán thông thường, tính toán phiên bản FHE có thể chậm hơn hàng trăm triệu lần. Để giải quyết vấn đề này, DARPA của Mỹ đã khởi động một chương trình đặc biệt mang tên Dprive, với hy vọng tối ưu hóa FHE thông qua các cách sau:

• Tăng độ dài từ xử lý
• Phát triển bộ xử lý ASIC chuyên dụng
• Xây dựng kiến trúc song song MIMD

Nhưng vẫn còn khoảng cách để đạt được mục tiêu hiệu suất 1/10 so với tính toán thông thường.

Ứng dụng của FHE trong lĩnh vực blockchain

Trong blockchain, FHE chủ yếu được sử dụng để bảo vệ quyền riêng tư dữ liệu, các lĩnh vực ứng dụng bao gồm:

• Bảo vệ quyền riêng tư trên chuỗi
• Quyền riêng tư dữ liệu đào tạo AI
• Bỏ phiếu trên chuỗi riêng tư
• Kiểm tra giao dịch riêng tư trên chuỗi

FHE cũng được coi là một trong những giải pháp tiềm năng để giải quyết vấn đề MEV. Tuy nhiên, do chi phí tính toán khổng lồ của nó, việc ứng dụng trong lĩnh vực blockchain vẫn đang đối mặt với những thách thức.

Các dự án FHE chính

Công nghệ FHE vẫn đang ở giai đoạn đầu, hiện tại các dự án chính bao gồm:

• Zama: cung cấp chuỗi công cụ phát triển dựa trên TFHE
• Fhenix: Xây dựng mạng Layer 2 ưu tiên quyền riêng tư
• Privasea: Ứng dụng FHE để tính toán dữ liệu LLM
• Inco Network: Xây dựng mạng FHE Layer 1
• Arcium: Kết hợp các công nghệ FHE, MPC và ZK.
• Mind Network: Kết hợp Restaking và subnet FHE

Công nghệ của Zama đã được nhiều dự án công nhận.

Triển vọng tương lai của FHE

Mặc dù FHE hiện đang đối mặt với nhiều thách thức kỹ thuật, nhưng tiềm năng của nó trong việc bảo vệ sự riêng tư vẫn rất lớn. Với nhiều vốn và nhân tài được đầu tư hơn, FHE có khả năng đạt được những bước tiến đột phá trong tương lai. Đặc biệt, sau khi các chip chuyên dụng cho FHE ra đời, công nghệ này có thể mang lại những thay đổi sâu sắc trong các lĩnh vực quốc phòng, tài chính, y tế.

Tổng thể mà nói, FHE là một công nghệ tiên tiến, mặc dù hiện tại triển vọng thương mại vẫn chưa rõ ràng, nhưng về lâu dài vẫn có ý nghĩa quan trọng. Trong tương lai, với sự tiến bộ của công nghệ và sự mở rộng của các trường hợp ứng dụng, FHE có khả năng trở thành một giải pháp quan trọng trong lĩnh vực tính toán bảo mật.