Estado atual do desenvolvimento da tecnologia FHE e perspetivas de aplicação

A tecnologia de criptografia desempenha um papel importante no processo da civilização humana, especialmente nos campos da segurança da informação e proteção da privacidade. Nos últimos anos, com o desenvolvimento da tecnologia de blockchain, técnicas de criptografia de ponta, como provas de conhecimento zero, computação multipartidária e criptografia totalmente homomórfica, têm surgido continuamente. Entre elas, a criptografia totalmente homomórfica (FHE), como o "Santo Graal" da criptografia, permite a realização de cálculos arbitrários em dados criptografados sem a necessidade de descriptografá-los, trazendo novas possibilidades para a computação de privacidade.

Visão Geral do FHE

A característica central da criptografia homomórfica total é permitir cálculos e operações sobre dados cifrados, que podem ser diretamente mapeados para os dados em texto claro. Comparado com a criptografia homomórfica parcial e algumas criptografias homomórficas, a FHE suporta um número ilimitado de cálculos e operações. Atualmente, o SEAL da Microsoft e o TFHE da Zama são duas bibliotecas FHE de código aberto mais maduras.

O fluxo básico de operações do FHE inclui: geração de pares de chaves, criptografia de dados, realização de cálculos homomórficos e descriptografia de resultados. A gestão da chave de descriptografia é crucial, e pode-se considerar a adoção de um esquema de computação segura multipartidária de threshold para aumentar a segurança.

Aplicações de FHE na blockchain

Para aplicar FHE na blockchain, é necessário modificar a máquina virtual de contratos inteligentes para suportar o conjunto de instruções exigido pelo FHE. O fhEVM, desenvolvido pela empresa Zama, é uma EVM totalmente homomórfica que suporta a implementação de cálculos de privacidade em Solidity. O fhEVM oferece suporte a operações FHE, um mecanismo de descriptografia baseado em protocolos de limiar distribuído, e uma biblioteca de contratos Solidity que reduz a barreira de entrada para o desenvolvimento.

Solução FHE-Rollups

O fhEVM isolado é difícil de formar um ecossistema completo, por isso há projetos explorando a combinação do fhEVM com a tecnologia Rollup para construir soluções Layer2 do tipo FHE-Rollups. A Fhenix, como pioneira, utiliza a tecnologia Optimistic Rollups, combinando mecanismos de prova de fraude do Arbitrum Nitro, a biblioteca central do fheOS e componentes da rede de serviços de limiar.

Solução FHE Cross-Chain

A Fhenix também introduziu o módulo Relay, permitindo que várias blockchains e redes Layer2 acessem a funcionalidade FHE. Combinando com o mecanismo de Restaking da EigenLayer, os Coprocessadores FHE podem fornecer serviços FHE mais convenientes para diferentes cadeias.

Cenários de Aplicação de FHE

A tecnologia FHE tem um amplo espaço de aplicação em áreas como jogos em cadeia completa, DeFi e IA.

• Jogo em toda a cadeia: protege a privacidade dos jogadores, evitando manipulação em tempo real
• DeFi: proteger dados sensíveis, reduzir o risco de MEV
• AI: Implementação de treino de modelos com proteção de privacidade

Desenvolvimento do ecossistema FHE

Além da Zama e da Fhenix, há alguns projetos notáveis no ecossistema FHE que merecem atenção:

• Protetor solar: compilador FHE desenvolvido internamente
• Mind Network: Combinação da AI do EigenLayer e da rede DePIN
• PADO Labs: Rede de computação descentralizada que integra ZKP e FHE
• Arcium: rede de computação confidencial paralela
• Inco Network: Baseado em fhEVM Layer1
• Treat: FHE Layer3 da ecologia Shiba
• octra: Suporta redes FHE com ambientes de execução isolados
• BasedAI: introduz funcionalidades FHE para LLM na rede
• Encifher: Focado no projeto FHEML
• Privasea: Rede FHE voltada para o campo da IA

Organizações sem fins lucrativos como FHE.org e FHE Onchain também contribuíram para a pesquisa e educação sobre FHE.

Com o contínuo amadurecimento da tecnologia FHE e a constante melhoria do ecossistema, acreditamos que o FHE trará mais aplicações inovadoras para áreas como blockchain e IA.