Crypto Technology Competition:FHE、ZK、MPCの類似点と相違点

前回の分析では、全同態暗号化（FHE）の動作原理について詳しく探討しました。しかし、多くの人々はFHE、ZK、MPCといった暗号化技術について依然として混乱しています。したがって、この記事ではこれら三つの技術を深く比較します。

FHE、ZKとMPC：コアコンセプトの解析

まず、基本的な問題から始めましょう：

• これらの技術はそれぞれ何を表していますか？
• それらはどのように機能しますか？
• それらはブロックチェーンアプリケーションでどのような役割を果たしていますか？

! FHE対ZK対MPC、3つの暗号化技術の違いは正確には何ですか?

1. ゼロ知識証明（ZK）：証明は情報を漏らさずに行われる

ゼロ知識証明技術は、具体的な情報を漏らすことなく、ある主張の真実性を検証する方法という重要な問題を解決することを目的としています。

ZKは堅固な暗号化の基盤の上に構築されています。ゼロ知識証明を通じて、一方は他方に自分が特定の秘密を持っていることを証明できますが、その秘密に関する詳細を明らかにする必要はありません。

このようなシーンを想像してみてください：ある人がレンタカー会社に自分の信用状況が良好であることを証明したいが、詳細な銀行取引明細を提供したくない場合です。このような場合、銀行や支払いアプリが提供する"信用スコア"は、一種のゼロ知識証明と見なすことができます。

この人は個人の財務詳細を明らかにすることなく、自分の信用スコアが基準を満たしていることを証明することができ、これがゼロ知識証明の本質です。

ブロックチェーンの分野では、ある匿名暗号化通貨のアプリケーションケースを参考にすることができます。

ユーザーが送金を行う際、彼らは匿名性を保ちながら、これらのコインを移転する権利があることを証明する必要があります（ダブルスペンドを防ぐため）。そのため、ユーザーはZK証明を生成する必要があります。

マイナーはこの証明を受け取った後、送金者の身元を知らないまま、取引の有効性を確認し、それをブロックチェーンに追加することができる。

2. マルチパーティ計算（MPC）：共同計算は漏洩を必要としない

多者安全計算技術は、複数の参加者が敏感な情報を漏らさずに共同で計算タスクを完了する方法を解決するために主に使用されます。

この技術は、複数の参加者（例えば、アリス、ボブ、キャロル）が自分の入力データを開示することなく、計算を共同で行うことを可能にします。

例えば、三人が自分たちの平均給与を計算したいが、それぞれの具体的な給与額を公開したくない場合、以下の方法を採用できます：

各自が自分の給料を三つの部分に分け、そのうちの二つの部分をそれぞれ他の二人に渡します。その後、各自は受け取った数字を合計し、その結果を共有します。最後に、三人はこの三つの合計結果を足し合わせて平均値を取り、それによって平均給料を得ますが、他の人の具体的な給料はわかりません。

暗号化通貨の分野では、MPC技術が財布の設計に広く利用されています。

ある取引プラットフォームが提供するMPCウォレットの例を挙げると、ユーザーは12個のリカバリーフレーズを記憶する必要がなく、代わりに2/2マルチシグネチャのような方式を採用し、秘密鍵をユーザーの携帯電話、クラウド、および取引プラットフォームに分散して保存します。

このデザインは、ユーザーが誤って携帯電話を失った場合でも、クラウドと取引プラットフォームのデータを通じて秘密鍵を復元できることを保証します。

もちろん、さらなるセキュリティを向上させるために、一部のMPCウォレットは、秘密鍵の断片を保護するために、追加の第三者を導入することもサポートしています。

MPCという暗号化技術に基づき、複数の当事者は相互に信頼することなく、安全に秘密鍵を使用できます。

3. 完全同型暗号化（FHE）：暗号化されたアウトソーシング計算

全同態暗号化技術が主に解決する問題は：どのようにセンシティブなデータを暗号化し、暗号化されたデータを信頼できない第三者に計算させることができるか、そして計算結果を私たちが復号化して再現できるかということです。

例えば、アリスが計算能力に欠け、ボブに計算を依存したいが、ボブに実際のデータを明かしたくないとします。この場合、アリスは元のデータを暗号化処理（ノイズを導入し、複数回の加算または乗算を行う）し、その後ボブの強力な計算力を利用してこれらの暗号化データを処理します。最後に、アリスは処理結果を復号化し、実際の計算結果を得ることができますが、ボブは常に元のデータの内容を知ることができません。

クラウドコンピューティング環境で敏感な情報（医療記録や個人財務データなど）を処理する際、FHE技術は特に重要です。それはデータが処理中ずっと暗号化された状態を保つことを保証し、データの安全を守るだけでなく、関連するプライバシー規制の要件にも適合します。

! FHE対ZK対MPC、3つの暗号化技術の違いは正確には何ですか?

暗号化通貨の分野では、FHE技術にも独自の応用の見通しがあります。例えば、あるブロックチェーンプロジェクトはFHE技術を利用して、プルーフ・オブ・ステーク（PoS）メカニズムにおける固有の問題を解決しています：

大量のバリデーターを持つPoSプロトコル（例えばイーサリアム）にとって、この問題は明白ではありません。しかし、小規模なプロジェクトにとっては、この問題が際立っています。理論的には、ノードは各取引の合法性を真剣に検証すべきです。しかし、いくつかの小規模なPoSネットワークでは、ノードの数が不足しており「大ノード」が存在するため、多くの小ノードは、時間をかけて自分で計算して確認するよりも、大ノードの結果に従った方が良いと気づいています。

この行動は間違いなく深刻な中央集権の問題を引き起こすでしょう。

類似の「フォロー」現象は投票シーンにも現れます。例えば、ある分散型自治組織の投票では、ある投資機関が大量の投票権を持っているため、その態度が特定の提案に対して決定的な影響を与えることがよくあります。これにより、多くの小規模な票倉の保有者は受動的にフォローするか、棄権を選択せざるを得ず、コミュニティの意見を真に反映することができません。

この問題を解決するために、このプロジェクトはFHE技術を利用しています。

1. PoSノードが互いに相手の答えを知らない状態で、依然として機械の計算力を利用してブロック検証作業を完了し、ノード間の相互コピーを防ぐことができる。

2. 投票者が他の人の投票意向を知らないまま、投票プラットフォームを通じて最終結果を計算できるようにし、追随投票を避ける。

これらの機能を実現するために、このプロジェクトは再質押（re-staking）プロトコルを構築する必要があります。いくつかのプロトコルはもともと小型ブロックチェーンに「アウトソーシングノード」サービスを提供しているため、FHE技術を組み合わせることで、PoSネットワークと投票システムのセキュリティが大幅に向上します。

このやり方は、小国が外国の駐軍を導入して内部秩序を維持することにやや似ており、このプロジェクトがPoS/Restaking分野で他のプロジェクトと異なる主な点の一つです。

まとめ

ZK（ゼロ知識証明）、MPC（マルチパーティ計算）、FHE（完全同型暗号）は、データのプライバシーとセキュリティを保護するために設計された先進的な暗号技術ですが、適用シーンと技術的複雑性には違いがあります：

アプリケーションシーン：

• ZKは「どのように証明するか」を強調し、ある側が別の側に特定の情報の正確性を証明できるようにし、追加の情報を明らかにする必要がありません。これは、権限や身分を検証する必要がある場合に特に有用です。
• MPCは「どのように計算するか」を強調し、各自の入力を明らかにすることなく、複数の当事者が共同で計算を行うことを可能にします。これは、データの協力が必要でありながら、各当事者のプライバシーを保護する必要があるシーン、例えば、機関間データ分析や財務監査に適しています。
• FHEは「どのように暗号化するか」を強調しており、データが暗号化された状態で複雑な計算を行うことを可能にします。これはクラウドコンピューティングや人工知能サービスに特に重要で、ユーザーはクラウド環境で安全にセンシティブなデータを処理することができます。

技術的な複雑さ:

• ZK理論的に機能が強力ですが、効果的で実装が容易なゼロ知識証明プロトコルの設計は非常に複雑で、深い数学的およびプログラミングスキルを必要とする可能性があります。
• MPCの実現には、特に参加者が多い場合において、同期および通信効率の問題を解決する必要があります。調整コストと計算オーバーヘッドが非常に高くなる可能性があります。
• FHEは計算効率の面で巨大な課題に直面しています。理論的には非常に魅力的ですが、実際のアプリケーションにおける高い計算の複雑性と時間コストは依然として主要な障害です。

! FHE対ZK対MPC、3つの暗号化技術の違いは正確には何ですか?

今日のデジタル時代において、データの安全性と個人のプライバシー保護は前例のない挑戦に直面しています。暗号化技術がなければ、私たちの日常のコミュニケーション、消費、取引情報はすべて露出してしまい、まるで鍵のかかっていない家のドアのように、誰でも自由に入ることができます。

この記事の詳細な比較を通じて、読者がこの3つの重要な暗号化技術をよりよく理解し、区別できるようになることを願っています。

! FHE対ZK対MPC、3つの暗号化技術の違いは正確には何ですか?