Ưu điểm của mã hóa đồng hình hoàn toàn: So với các thuật toán mã hóa truyền thống, tính năng độc đáo của nó là bên thứ ba có thể thực hiện bất kỳ số lượng tính toán và thao tác nào trên dữ liệu được mã hóa mà không cần giải mã, mang đến những khả năng mới cho điện toán bảo mật.
Định nghĩa của FHE
Mã hóa hoàn toàn đồng cấu (FHE): cho phép thực hiện các dạng phép toán đại số cụ thể trên bản mã. Kết quả vẫn được mã hóa và kết quả được giải mã nhất quán với kết quả của thao tác tương tự trên bản rõ. So với bằng chứng không có kiến thức, ưu điểm lớn nhất của mã hóa đồng cấu hoàn toàn là nó mang lại cho đám mây khả năng thực hiện các phép tính trên dữ liệu được mã hóa, từ đó bảo vệ thông tin nhạy cảm khỏi sự truy cập của bên thứ ba.
Mã hóa đồng hình hoàn toàn (FHE) có thể được chia nhỏ để hiểu:
HE trong FHE là viết tắt của công nghệ mã hóa đồng hình. Tính năng cốt lõi của nó là cho phép tính toán và thực hiện các thao tác trên văn bản mã hóa và các thao tác này có thể được ánh xạ trực tiếp tới văn bản gốc, nghĩa là các đặc tính toán học của dữ liệu được mã hóa không thay đổi;
Chữ F trong FHE có nghĩa là tính đồng cấu này đã đạt đến một cấp độ hoàn toàn mới, cho phép tính toán và thao tác không giới hạn trên dữ liệu được mã hóa.
So sánh FHE với ZK và MPC
Trong lĩnh vực quyền riêng tư, ba công nghệ đi đầu trong công nghệ ngành là: FHE, ZK và MPC.
Mã hóa hoàn toàn đồng hình (FHE) có thể thực hiện nhiều thao tác khác nhau trên dữ liệu được mã hóa mà không cần giải mã trước, cho phép quyền riêng tư của dữ liệu được bảo vệ cực kỳ nghiêm ngặt. Đồng thời, FHE cung cấp sự đảm bảo an ninh mạnh mẽ cho các lĩnh vực như điện toán đám mây và blockchain.
Bằng chứng không kiến thức (ZK) là một công nghệ mã hóa tiên tiến đóng vai trò chính trong việc bảo vệ quyền riêng tư của dữ liệu và đảm bảo tính chính xác thực tế. Thông qua ZK, một bên có thể chứng minh tính xác thực của một tuyên bố nhất định cho bên khác mà không tiết lộ dữ liệu cụ thể liên quan đến tuyên bố đó, do đó bảo vệ hiệu quả quyền riêng tư của chủ thể dữ liệu. Đặc biệt trong việc xây dựng các giải pháp mở rộng quy mô blockchain, ZK được sử dụng rộng rãi, chẳng hạn như zk-rollups.
Tính toán đa bên (MPC) là một mô hình điện toán dựa trên công nghệ mã hóa có thể bảo vệ dữ liệu riêng tư của người tham gia và hoàn thành các tác vụ điện toán mà không làm lộ thông tin đầu vào riêng tư. Công nghệ MPC cho phép nhiều bên tham gia tính toán mà không làm rò rỉ thông tin cá nhân bằng cách phân tách quá trình tính toán thành nhiều bước và đưa ra các hoạt động mã hóa và giải mã trong mỗi bước.
Qua so sánh trên có thể thấy, công nghệ FHE tập trung vào việc thực hiện các phép tính mà không giải mã dữ liệu, từ đó bảo vệ quyền riêng tư của dữ liệu; công nghệ ZK tập trung vào việc chứng minh tính đúng đắn của các tuyên bố đồng thời bảo vệ quyền riêng tư của các tuyên bố mà công nghệ MPC cam kết thực hiện; Điện toán an toàn đa bên đảm bảo quyền riêng tư và bảo mật của người tham gia trong quá trình tính toán.
Tầm quan trọng của FHE
Bảo vệ quyền riêng tư và bảo mật tốt hơn: FHE đảm bảo quyền riêng tư và bảo mật dữ liệu trong quá trình xử lý và tính toán bằng cách mã hóa dữ liệu để ngăn chặn rò rỉ và tấn công dữ liệu. Phương pháp mã hóa này sử dụng các nguyên tắc toán học và công nghệ mã hóa để có thể thực hiện các phép tính an toàn trong môi trường điện toán đám mây. Trong quá trình tính toán, không ai, kể cả người xử lý dữ liệu, có thể xem nội dung gốc của dữ liệu để tránh bị lộ. mục đích của dữ liệu.
Có nhiều kịch bản sử dụng hơn: FHE có thể được áp dụng để xử lý dữ liệu an toàn trong lĩnh vực tài chính, bảo vệ quyền riêng tư trong lĩnh vực y tế, điện toán đám mây an toàn, bỏ phiếu điện tử, truyền dữ liệu an toàn trong Internet of Things và các lĩnh vực khác. Thông qua công nghệ FHE, các ngành công nghiệp khác nhau có thể đạt được quy trình xử lý và truyền dữ liệu an toàn, đảm bảo tính bảo mật thông tin riêng tư của người dùng và thúc đẩy sự phát triển kỹ thuật số và thông minh của các ngành khác nhau. Do đó, FHE có phạm vi ứng dụng rộng hơn ZK và MPC trong cả Web 2 và Web 3.
Các dự án trọng điểm trong lĩnh vực FHE
Zama
Zama là một dự án tập trung vào công nghệ mã hóa đồng hình hoàn toàn.
Dự án tập trung vào phát triển và thúc đẩy các giải pháp FHE để bảo vệ quyền riêng tư dữ liệu trong blockchain và trí tuệ nhân tạo. Mã hóa hoàn toàn đồng hình là công nghệ cốt lõi của Zama, cho phép thực hiện các phép tính tùy ý trên dữ liệu được mã hóa mà không cần giải mã, đảm bảo quyền riêng tư của dữ liệu trong quá trình xử lý. Zama cung cấp một bộ thư viện và giải pháp FHE mã nguồn mở mạnh mẽ cho phép bất kỳ ai từ các nhà phát triển độc lập đến các doanh nghiệp lớn xây dựng các ứng dụng được mã hóa hai đầu mà không cần biết gì về mật mã để bắt đầu.
Các sản phẩm và dịch vụ của Zama nhắm đến các ngành bao gồm chăm sóc sức khỏe, dịch vụ tài chính, quảng cáo, quốc phòng, sinh trắc học và an ninh chính phủ. Thông qua công nghệ của mình, Zama có thể cung cấp các giải pháp máy học và hợp đồng thông minh bảo đảm quyền riêng tư cho các ngành này. Ngoài ra, Zama còn tích cực tham gia vào nhiều dự án hợp tác khác nhau để thúc đẩy hơn nữa việc áp dụng công nghệ FHE của mình. Ví dụ: hợp tác với Mind Network để tích hợp giải pháp Concrete ML của họ vào mạng xác minh FHE của Mind Network, thiết lập một tiêu chuẩn mới cho việc xác minh AI phi tập trung. Hợp tác với Privasea để khám phá các lĩnh vực AI, bảo mật dữ liệu và ML, đồng thời phát triển một loạt ứng dụng AI bảo vệ quyền riêng tư dựa trên nền tảng ZAMA-ConcreteML.
Zama đã huy động được 73 triệu đô la trong vòng tài trợ Series A do Multicoin Capital và Protocol Labs dẫn đầu, với sự tham gia của Metaplanet, Blockchange Ventures, Vsquared Ventures và Stake Capital, cùng với những tổ chức khác.
Fenix
Fhenix là một giải pháp Lớp 2 dựa trên Ethereum được cung cấp bởi FHE Rollups và FHE Coprocessors.
Fhenix hoàn toàn tương thích với Máy ảo Ethereum (EVM) và cung cấp hỗ trợ đầy đủ cho ngôn ngữ Solidity. Nó có thể chạy các hợp đồng thông minh dựa trên FHE và thực hiện các phép tính bí mật trên chuỗi. Khác với các giải pháp khác, Fhenix không sử dụng zkFHE mà áp dụng Optimistic Rollup thay vì ZK Rollup. Nó cũng sử dụng công nghệ FHE của Zama để đạt được tính bảo mật trên chuỗi thông qua fhEVM và tập trung vào công nghệ và ứng dụng TFHE (Threshold FHE). Công nghệ TFHE có thể đạt được mã hóa đồng hình hoàn toàn với sự tham gia của nhiều bên, cung cấp giải pháp đáng tin cậy hơn để bảo vệ quyền riêng tư và bảo mật dữ liệu của người dùng. Sự ra mắt của Fhenix sẽ mang lại nhiều sự bảo vệ quyền riêng tư và bảo mật hơn cho hệ sinh thái Ethereum, đồng thời thúc đẩy ứng dụng và phát triển công nghệ blockchain trong nhiều lĩnh vực hơn.
Vào ngày 2 tháng 4 năm 2024, Fhenix tuyên bố sẽ hợp tác với EigenLayer để phát triển bộ đồng xử lý FHE, với hy vọng đưa FHE vào hợp đồng thông minh. Cái gọi là bộ đồng xử lý FHE tập trung vào việc thực hiện các phép tính trên dữ liệu được mã hóa mà không cần giải mã thông tin trước. Các tác vụ tính toán FHE không cần phải được xử lý trên Ethereum, L2 hoặc L3 mà được xử lý bởi bộ xử lý được chỉ định. Bộ đồng xử lý FHE sẽ được bảo vệ bởi cơ chế đặt cược FHE Rollup và EigenLayer của Fhenix. Theo lộ trình, Fhenix có kế hoạch ra mắt mainnet vào tháng 1 năm 2025.
Vào tháng 9 năm 2023, Fhenix đã hoàn thành vòng tài trợ hạt giống trị giá 7 triệu đô la Mỹ, do Sora Ventures, Multicoin Capital và Collider Ventures dẫn đầu, với sự tham gia của Node Capital, Bankless, HackVC, TaneLabs và Metaplanet. Bằng cách kết hợp công nghệ mã hóa đồng nhất hoàn toàn và các giải pháp Ethereum L2, dự án Fhenix mang lại khả năng tính toán bí mật sáng tạo cho lĩnh vực blockchain và cho thấy tiềm năng ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực.
Mạng lưới bí mật
Secret Network là một dự án blockchain tập trung vào quyền riêng tư được thiết kế để cung cấp khả năng bảo vệ quyền riêng tư cho các ứng dụng phi tập trung (DApps). Dự án cho phép các nhà phát triển xây dựng các loại ứng dụng bảo vệ quyền riêng tư, không cần cấp phép mới.
Secret Network là chuỗi khối Lớp 1 được xây dựng bằng SDK Cosmos và Tendermint BFT, đồng thời là nền tảng hợp đồng thông minh tập trung vào quyền riêng tư. Đây là dự án đầu tiên cung cấp hợp đồng thông minh riêng tư trên mạng chính. Dự án tăng cường khả năng bảo vệ quyền riêng tư bằng cách tích hợp công nghệ Intel SGX (Phần mở rộng bảo vệ phần mềm). Secret Network ban đầu được đặt tên là Enigma. Ban đầu nó hy vọng sẽ dựa vào hệ sinh thái Ethereum để phát triển. Tuy nhiên, do tắc nghẽn về hiệu suất, nó đã được thay đổi để phát triển một chuỗi công khai độc lập hỗ trợ tính toán quyền riêng tư thông qua Cosmos SDK. Chuỗi này không chỉ hỗ trợ điện toán riêng mà còn cho phép khả năng tương tác với các hệ sinh thái Cosmos khác, mang lại quyền riêng tư cho nhiều mạng blockchain.
Đổi mới công nghệ cốt lõi của Secret Network nằm ở Intel SGX tích hợp, cho phép mạng này cung cấp cho người dùng quyền riêng tư về dữ liệu trong khi vẫn duy trì tính minh bạch của blockchain. Secret Network cung cấp quyền riêng tư dữ liệu cho các ứng dụng Web 3.0 thông qua khả năng bảo vệ quyền riêng tư độc đáo, thúc đẩy sự phát triển của tài chính phi tập trung và các lĩnh vực khác.
Kem chống nắng
Sunscreen là một dự án blockchain tập trung vào quyền riêng tư nhằm cung cấp cho các kỹ sư các giải pháp xây dựng và triển khai các ứng dụng riêng tư sử dụng các công nghệ mã hóa như FHE.
Công ty đã có trình biên dịch FHE có nguồn mở của riêng mình, một trình biên dịch gốc dựa trên Web3 có thể chuyển đổi các hàm Rust thông thường thành các hàm tương đương FHE riêng tư, mang lại hiệu suất cao cho các phép tính số học (chẳng hạn như DeFi) mà không cần tăng tốc phần cứng. Ngoài ra, trình biên dịch FHE hỗ trợ sơ đồ BFV FHE. Trong khi đó, Sunscreen đang nỗ lực xây dựng trình biên dịch ZKP tương thích với trình biên dịch FHE để đảm bảo tính toàn vẹn tính toán, mặc dù ở tốc độ tổng thể chậm hơn khi chứng minh các phép toán đồng cấu. Ngoài ra, công ty cũng đang tìm kiếm một hệ thống lưu trữ phi tập trung để lưu trữ bản mã FHE.
Trong lộ trình tương lai của mình, Sunscreen trước tiên sẽ hỗ trợ các giao dịch riêng tư trong mạng thử nghiệm, sau đó hỗ trợ các chương trình riêng tư được xác định trước và cuối cùng cho phép các nhà phát triển viết các chương trình riêng tư tùy ý bằng trình biên dịch FHE và ZKP.
Vào tháng 7 năm 2022, Sunscreen đã hoàn thành vòng tài trợ hạt giống trị giá 4,65 triệu đô la, dẫn đầu bởi Polychain Capital, Coinbase Ventures, dao 5, v.v. cũng tham gia đầu tư. Sunscreen, có những người đồng sáng lập bao gồm Ravital Solomon và MacLane Wilkison, đồng sáng lập mạng riêng tư NuCypher, nhằm mục đích giúp các kỹ sư xây dựng ứng dụng dựa trên mã hóa hoàn toàn đồng hình dễ dàng hơn. Trước đây, Sunscreen đã nhận được 570.000 USD tiền tài trợ Pre-Seed.
Mạng lưới tâm trí
Mind Network là một lớp đặt cược lại được cung cấp bởi Zama nhằm mục đích kích hoạt HTTPZ (tầm nhìn về một mạng internet được mã hóa hai đầu).
Các sản phẩm của mạng bao gồm MindLayer, giải pháp đặt cược lại FHE cho mạng AI và DePIN, MindSAP, giao thức địa chỉ tàng hình được FHE ủy quyền và FHE DataLake MindLake, được tạo dựa trên mạng trình xác thực FHE. Người dùng có thể cam kết lại mã thông báo LST của BTC và ETH cho Mind Network thông qua MindLayer và trình xác thực nâng cao FHE được giới thiệu để hiện thực hóa quy trình tính toán và xác minh được mã hóa hai đầu. Đồng thời, nó giới thiệu cơ chế đồng thuận Bằng chứng thông minh (PoI) được thiết kế đặc biệt cho các nhiệm vụ học máy AI để đảm bảo phân phối công bằng và an toàn giữa những người xác thực FHE. Tính toán FHE cũng có thể được tăng tốc bằng phần cứng. MindLake là một bản tổng hợp lưu trữ dữ liệu để tính toán dữ liệu được mã hóa trên chuỗi. Ngoài ra, Mind Network đang tung ra chuỗi Rollup cùng với AltLayer, EigenDA và Arbitrum Orbit. Mạng thử nghiệm của Mind Network đã được ra mắt. Vào tháng 6 năm 2023, Mind Network đã hoàn thành vòng tài trợ ban đầu trị giá 2,5 triệu USD từ các nhà đầu tư bao gồm Binance Labs, Comma 3 Ventures, SevenX Ventures, HashKey Capital, Big Brain Holdings, Arweave SCP Ventures, Mandala Capital, v.v. Đồng thời, nó đã được chọn cho chương trình ươm tạo mùa thứ năm của Binance Labs, được chọn cho chương trình Chainlink BUILD và nhận được Tài trợ học bổng của Quỹ Ethereum.
Privasea
Privasea là một dự án mạng điện toán phân tán tích hợp máy học mã hóa đồng cấu hoàn toàn (FHEML). Nó cũng ra mắt DApp ImHuman dựa trên công nghệ FHE để đảm bảo thực hiện an toàn quá trình xác minh khuôn mặt (PoH).
Khi người dùng tạo tài khoản ImHuman, họ không thể lấy lại mật khẩu nếu quên. ImHuman sẽ sử dụng camera trước để quét hình ảnh khuôn mặt và mã hóa nó trên điện thoại di động. Nó sẽ không được gửi đến bất kỳ máy chủ nào và Privasea không có quyền truy cập vào nó. Hình ảnh khuôn mặt được mã hóa sẽ được gửi đến máy chủ Privasea và được sử dụng để tạo NFT cá nhân nhằm hoàn tất xác minh khuôn mặt. Người dùng vượt qua xác minh PoH sẽ nhận được airdrop độc quyền. Hiện tại, ImHuman chỉ có trên Google Play và sẽ sớm có mặt trên App Store. Privasea cũng đã thiết lập cơ sở hạ tầng AI DePIN Privasea AI Network, một mạng thử nghiệm đã được ra mắt. Bằng cách thiết lập mạng điện toán phi tập trung, mạng thử nghiệm cung cấp tài nguyên điện toán phân tán có thể mở rộng cho các tác vụ AI của FHE, từ đó giảm rủi ro khi xử lý dữ liệu tập trung. Phương pháp tiếp cận FHE của Privasea được hỗ trợ bởi công nghệ máy học cụ thể của Zama. Tính đến tháng 3 năm 2024, Privasea đã hoàn thành vòng tài trợ ban đầu trị giá 5 triệu USD với sự tham gia của Binance Labs, Gate Labs, MH Ventures, K 300, QB Ventures, CryptoTimes, v.v. Vào tháng 4, Privasea đã hoàn thành một vòng tài trợ chiến lược mới với các nhà đầu tư bao gồm OKX Ventures, Tanelabs, một vườn ươm mà SoftBank có cổ phần và các công ty khác.
Rủi ro trên đường đua FHE
Hiệu quả của FHE thấp: Trong ngành công nghiệp blockchain hiện nay, do những hạn chế về sức mạnh tính toán và thuật toán nên rất khó triển khai công nghệ ZK. Sức mạnh tính toán mà FHE yêu cầu lớn hơn ZK 4-5 bậc (khoảng 1000-10000 lần), do đó rất khó để triển khai đầy đủ FHE ở giai đoạn này. Ở giai đoạn này, chỉ có thể thực hiện được các phép tính cộng và trừ của FHE, nhưng điều này vẫn đòi hỏi một lượng tính toán lớn, điều này sẽ dẫn đến hiệu quả tính toán tương đối thấp và đòi hỏi sức mạnh tính toán lớn, đồng thời chi phí cũng sẽ tăng lên đáng kể. .
Nhu cầu thị trường đối với FHE không mạnh: mặc dù việc áp dụng FHE có thể giải quyết các vấn đề mà một số ngành phải đối mặt, nhưng việc triển khai dựa trên FHE khó khăn và tốn kém hơn, dẫn đến có ít dự án sẵn sàng áp dụng FHE hơn. Và đối với hầu hết người dùng, quyền riêng tư là một nhu cầu tầm thường. Là một dịch vụ công, rất ít người sẵn sàng trả phí cao cho quyền riêng tư. Nhu cầu thị trường về FHE không mạnh, dẫn đến mức độ sẵn sàng phát triển FHE của các bên tham gia dự án không mạnh lắm. Vì vậy, FHE đang trong giai đoạn phát triển trì trệ trong những năm gần đây và chưa có ứng dụng thực tế.
Cơ sở hạ tầng sức mạnh tính toán yếu: Tiền đề cơ bản để có thể hiện thực hóa FHE là cần một lượng lớn sức mạnh tính toán. Tính toán bổ sung thực tế của FHE đã chứng minh rằng CPU không thể đáp ứng được nhu cầu tính toán cơ bản nhất của FHE. chỉ có thể làm điều này thỏa mãn. Nhưng hiện nay thế giới đang trong giai đoạn thiếu hụt năng lượng tính toán do sự trỗi dậy của ngành công nghiệp AI. GPU của Nvidia đã được lên kế hoạch sản xuất đến năm 2025, còn dự án sức mạnh tính toán phi tập trung trong ngành Crypto cũng do thiếu hụt. tổng sức mạnh tính toán và băng thông và TPS cũng như các vấn đề thiết bị phần cứng khác không đáp ứng được điều kiện để phát triển FHE. Trong bối cảnh thiếu năng lượng tính toán như hiện nay, việc phát triển đường đua FHE trên quy mô lớn là không thực tế.
Tóm tắt
Trước hết, với tư cách là chén thánh của mật mã, FHE có thể sử dụng thuật toán độc đáo của mình để cho phép các bên thứ ba thực hiện bất kỳ số lượng tính toán và thao tác nào trên dữ liệu được mã hóa mà không cần giải mã, mang đến những khả năng mới cho điện toán bảo mật. Công nghệ FHE có thể bảo vệ quyền riêng tư dữ liệu của người dùng một cách hiệu quả đồng thời đạt được việc chia sẻ và xử lý dữ liệu một cách an toàn. Không chỉ trong ngành công nghiệp tiền điện tử mà còn trong mọi tầng lớp xã hội thực, nó cũng có thể đóng một vai trò đổi mới và giải quyết các vấn đề riêng tư hiện có cho mọi tầng lớp xã hội.
Thứ hai, là chặng đường đầu nên FHE gặp rất nhiều khó khăn. Hiệu quả của FHE bị hạn chế bởi những hạn chế về sức mạnh tính toán và thuật toán trong ngành công nghiệp blockchain hiện tại, khiến việc triển khai công nghệ FHE trở nên khó khăn. Mặc dù FHE có thể giải quyết một số vấn đề trong ngành, nhưng sức mạnh tính toán cần thiết gấp khoảng 1.000-10.000 lần so với ZK. Do đó, hiện tại nó chỉ có thể thực hiện các phép tính cộng và trừ của FHE. Ứng dụng của nó bị hạn chế do nhu cầu thị trường thấp và cơ sở hạ tầng máy tính yếu. Tác động đã khiến sự phát triển của FHE bị đình trệ.
Nhìn chung, FHE là một công nghệ rất hứa hẹn và tiên phong có thể bảo vệ quyền riêng tư dữ liệu của người dùng một cách hiệu quả đồng thời đạt được việc chia sẻ và xử lý dữ liệu một cách an toàn. Tuy nhiên, FEH gặp nhiều khó khăn trong quá trình triển khai do cơ sở hạ tầng còn hạn chế và nhu cầu thị trường thấp do vấn đề hiệu quả và chi phí. Vì vậy, FHE là một định hướng cho sự phát triển trong tương lai của ngành Crypto nhưng vẫn đang ở giai đoạn đầu và chưa có điều kiện để triển khai dự án của mình.
