完全準同型暗号化(FHE)のテクニカル分析:原理、応用、将来の展望

最近の暗号市場は波動が小さく、新興技術の発展にもっと時間をかけることができるようになりました。2024年の暗号市場は、過去のような波乱に満ちたものではないかもしれませんが、いくつかの新技術が徐々に成熟しています。その中には、今日私たちが議論するテーマである完全同型暗号化（Fully Homomorphic Encryption、略称FHE）も含まれています。

FHEという複雑な概念を理解するためには、まず"暗号化"とは何か、"同型"とは何か、そしてなぜ"完全"である必要があるのかを理解する必要があります。

! 完全準同型暗号化FHEの含意と適用シナリオを現地語で説明

暗号化の基本概念

最も基本的な暗号化方法はみんながよく知っています。例えば、アリスがボブに秘密のメッセージ「1314 520」を送信したいとします。第三者Cを介して情報を送信する必要があり、情報の機密性を保証する必要がある場合、簡単な方法は、各数字を2倍にして暗号化し、「2628 1040」にすることです。ボブが受け取ったとき、各数字を2で割るだけで、アリスの元の情報を復号できます。この方法は最も基本的な対称暗号化です。

準同型暗号の概念

今、アリスは7歳で、最も簡単な2倍と2で割る計算しかできないと仮定します。彼女は家の12ヶ月の電気料金の合計を計算する必要がありますが、毎月の電気料金は400元です。しかし、400を12倍するのは彼女には複雑すぎて計算できません。同時に、彼女は他の人に具体的な電気料金情報を知られたくありません。

この場合、アリスは簡単な同型暗号化の方法を使用できます。彼女は400と12をそれぞれ2倍して暗号化し、800と24に変え、その後Cに800と24の掛け算の結果を計算させます。Cは19200を計算し、それをアリスに伝えます。アリスはその結果を2で割り、さらに2で割ると、正しい電気料金の合計4800元を得ることができます。

これは簡単な乗法同型暗号化の例です。800かける24は実際には400かける12のマッピングであり、変換前後の形態は同じであるため「同型」と呼ばれます。この方法は、信頼できないエンティティに計算を委託しながら、機密データが漏洩するのを防ぎます。

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完全準同型暗号の必要性

しかし、現実世界の問題はしばしばより複雑です。もしCが総当たり法でアリスの元のデータを推測できるなら、より高度な暗号化方式が必要です。これが完全同型暗号化の出番です。

完全同型暗号化は、暗号化されたデータに対して任意の回数の加法と乗法の演算を行うことを許可し、特定の演算回数に制限されません。これにより、破解の難易度が大幅に増加し、第三者がプライバシーデータを覗き見る可能性がほぼ排除されます。

2009年まで、Gentryらの学者が提案した新しいアプローチが完全同型暗号化の可能性を本当に開きました。この技術は暗号学分野の聖杯の一つと見なされています。

FHEのアプリケーションシナリオ

FHE技術は複数の分野で潜在的な応用価値を持っており、その中でもAI分野が特に際立っています。

AIトレーニングの過程で、大量データのプライバシー保護は常に厄介な問題でした。FHE技術はこの問題をうまく解決することができます：

1.機密データをFHEとして暗号化します 2. 暗号化されたデータを使用してAI計算を行う 3. AI出力された暗号化された結果 4. ユーザーはローカルで結果を復号化します

この方法はデータプライバシーを保護するだけでなく、AIの強力な計算能力を十分に活用し、「両方を要する」という目標を達成しました。

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FHEの実際の応用における課題

FHE技術は将来性があるものの、実際の応用においては依然として巨大な課題に直面しており、主な原因はその高い計算コストです。この問題を解決するために、一部のプロジェクトは専用の計算力ネットワークや関連施設の構築を試みています。

例えば、あるプロジェクトは、計算能力の問題を解決するためにPoW+PoSのようなネットワークアーキテクチャを提案しました。彼らはマイニング専用のハードウェアデバイスと、作業証明のようなNFT資産を導入しました。これらの試みは、強力な計算能力ネットワークを構築し、FHEの大規模な応用への道を開くことを目的としています。

FHEの将来展望

もしAIがFHE技術を大規模に応用できれば、AIの発展を大いに推進することになり、特にデータの安全性とプライバシー保護の面でそうなります。国家安全から個人のプライバシー保護まで、FHE技術には広範な応用の可能性があります。

AIの急速な発展の中で、データプライバシーの問題がますます重要になっています。FHE技術が本当に成熟すれば、間違いなくデジタル時代における人類のプライバシー保護の最後の防線となるでしょう。技術の進歩が続く中で、私たちはFHEが将来的により多くの分野で重要な役割を果たし、データの安全性とプライバシー保護に強力な技術的サポートを提供することを期待する理由があります。

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