全同態加密技術的發展與應用前景

密碼學技術一直在人類文明進步中發揮着關鍵作用,尤其是在信息安全和隱私保護領域。它不僅爲數據傳輸和存儲提供了保護,其非對稱加密和哈希函數還被中本聰創造性地應用,設計出了比特幣的工作量證明機制,開啓了區塊鏈時代。

隨着區塊鏈技術的發展,零知識證明、多方計算和全同態加密等前沿密碼學技術不斷湧現。其中全同態加密(FHE)尤爲引人注目,它允許在不解密的情況下對加密數據進行任意計算,爲隱私計算帶來了新的可能。

FHE簡介

FHE是同態加密技術的一種,允許對密文進行計算,且計算結果可以直接映射到明文。相比部分同態加密,FHE支持無限次的計算和操作。

盡管FHE的數學原理復雜,但其使用流程相對簡單:生成密鑰對、加密數據、進行同態計算、解密結果。在實踐中,解密密鑰的管理至關重要。

區塊鏈上的FHE實現

要在區塊鏈上實現FHE,理想方式是將其封裝爲智能合約庫。這需要虛擬機支持FHE所需的特定指令集。基於廣泛使用的EVM,Zama公司開發了支持Solidity實現隱私計算的fhEVM。

fhEVM的核心特性包括:

• 通過預編譯合約提供FHE操作支持
• 基於分布式閾值協議的解密機制
• 降低開發門檻的Solidity合約庫

FHE-Rollups解決方案

爲構建完整生態,Fhenix探索將fhEVM與Rollup技術結合,提出FHE-Rollups型Layer2方案。考慮到實現難度,Fhenix選擇了基於Optimistic Rollups的技術路線。

Fhenix的技術棧包括:

• Arbitrum Nitro's fraud prover的變種
• 核心庫fheOS
• 閾值服務網路(TSN)

Fhenix還引入了Relay模塊,使各類區塊鏈網路能接入FHE Coprocessors使用FHE功能。

FHE的應用前景

FHE技術在多個領域展現出廣闊前景:

• 隱私保護的全鏈遊戲
• DeFi/MEV防護
• AI模型訓練時的隱私保護

FHE生態發展

除Zama和Fhenix外,FHE生態中還有一系列值得關注的項目:

• Sunscreen: 自研FHE編譯器
• Mind Network: 結合EigenLayer的FHE網路
• PADO Labs: 融合ZKP和FHE的zkFHE
• Arcium: 並行機密計算網路
• Inco Network: 優化FHE計算效率的Layer1
• Treat: Shiba生態的FHE Layer3
• octra: 支持隔離執行環境的FHE網路
• BasedAI: 爲LLM引入FHE功能的網路
• Encifher: 致力於FHEML的項目
• Privasea: 面向AI領域ML推理的FHE網路

FHE技術正在快速發展,未來有望在多個領域發揮重要作用,爲區塊鏈帶來新的可能性。