Сравнение технологий шифрования: отличия и сходства FHE, ZK и MPC
В предыдущем анализе мы подробно рассмотрели принцип работы полностью однородного шифрования (FHE). Тем не менее, многие все еще испытывают путаницу в отношении таких технологий шифрования, как FHE, ZK и MPC. Поэтому в этой статье мы проведем глубокое сравнение этих трех технологий.
FHE, ZK и MPC: анализ ключевых концепций
Сначала давайте начнем с основного вопроса:
Что представляют собой эти технологии?
Как они работают?
Какую роль они играют в приложениях на блокчейне?
1. Нулевое знание (ZK): доказательство без раскрытия
Технология нулевых знаний направлена на решение одной ключевой проблемы: как подтвердить истинность определенного утверждения, не раскрывая при этом никаких конкретных данных.
ZK основан на прочной основе шифрования. С помощью нулевых знаний одна сторона может доказать другой стороне, что она владеет определенной тайной, не раскрывая никаких деталей о этой тайне.
Представьте себе следующую ситуацию: человек хочет доказать арендатору автомобилей, что его кредитное состояние хорошее, но не хочет предоставлять подробные выписки из банка. В этом случае "кредитный рейтинг", предоставляемый банком или платежным приложением, может рассматриваться как форма доказательства с нулевым раскрытием.
Этот человек может доказать, что его кредитный рейтинг соответствует стандартам, не раскрывая личные финансовые детали, что и есть суть нулевых знаний.
В области блокчейна мы можем обратиться к примеру использования некоторой анонимной шифрования валюты:
Когда пользователи осуществляют перевод средств, им необходимо сохранять анонимность и одновременно доказывать, что они имеют право на перевод этих монет (чтобы предотвратить двойные траты). Для этого пользователям необходимо сгенерировать ZK-доказательство.
После получения этого подтверждения, майнеры могут подтвердить действительность транзакции и добавить её в блокчейн, не зная при этом личности отправителя.
2. Многосторонние вычисления с защитой (MPC): совместные вычисления без утечки
Технология многопользовательских безопасных вычислений в основном используется для решения следующей проблемы: как совместно выполнить определенную вычислительную задачу, при этом не раскрывая конфиденциальную информацию участниками.
Эта технология позволяет нескольким участникам (например, Алисе, Бобу и Кэрол) совместно выполнять вычисления, не раскрывая свои входные данные.
Например, если трое человек хотят вычислить свою среднюю зарплату, но не хотят раскрывать конкретные суммы своих зарплат, они могут использовать следующий метод:
Каждый делит свою зарплату на три части и отдает по две части другим двум людям. Затем каждый суммирует полученные числа и делится этим результатом. Наконец, трое складывают эти три суммы и делят на три, чтобы получить среднюю зарплату, но не могут узнать точную зарплату других.
В области шифрования криптовалют технология MPC широко используется в дизайне кошельков.
В качестве примера кошелька MPC, выпущенного некоторыми торговыми платформами, пользователям больше не нужно запоминать 12 мнемонических слов, вместо этого используется способ, подобный 2/2 многоподписной системе, при котором частные ключи распределяются и хранятся на мобильном телефоне пользователя, в облаке и на торговой платформе.
Этот дизайн обеспечивает возможность восстановления приватного ключа через облачное хранилище и данные торговой платформы, даже если пользователь случайно потеряет телефон.
Конечно, для дальнейшего повышения безопасности некоторые кошельки MPC также поддерживают привлечение большего количества третьих сторон для защиты фрагментов приватного ключа.
Основываясь на технологии шифрования MPC, несколько сторон могут безопасно использовать закрытые ключи без необходимости взаимного доверия.
3. Полная гомоморфная шифрование (FHE): шифрование внешних вычислений
Основная проблема, которую решает технология полностью однородного шифрования, заключается в том, как зашифровать чувствительные данные, чтобы зашифрованные данные могли быть обработаны ненадежной третьей стороной, при этом результаты вычислений все еще могли быть расшифрованы и восстановлены нами.
Например, предположим, что Алисе не хватает вычислительных мощностей, и она должна полагаться на Боба для выполнения вычислений, но не хочет раскрывать Бобу реальные данные. В этом случае Алиса может провести шифрование исходных данных (ввести шум, выполнить множество операций сложения или умножения), а затем использовать мощные вычислительные ресурсы Боба для обработки этих зашифрованных данных. В конце концов, Алиса может расшифровать результаты обработки и получить реальные вычисленные результаты, в то время как Боб никогда не сможет узнать содержание исходных данных.
В среде облачных вычислений обработка чувствительной информации (например, медицинских записей или личных финансовых данных) делает технологию FHE особенно важной. Она обеспечивает сохранение данных в зашифрованном виде на протяжении всего процесса обработки, что не только защищает безопасность данных, но и соответствует требованиям соответствующих норм конфиденциальности.
В области шифрования валют технологии FHE также имеют свои уникальные перспективы применения. Например, один блокчейн-проект использует технологии FHE для решения одной из присущих проблем механизма доказательства доли (PoS):
Для PoS-протоколов с большим количеством валидаторов (например, Ethereum) эта проблема не так очевидна. Но для некоторых небольших проектов проблема становится более явной. Теоретически, узлы должны тщательно проверять законность каждой транзакции. Однако в некоторых небольших PoS-сетях, из-за недостаточного количества узлов и наличия "больших узлов", многие маленькие узлы обнаруживают: вместо того, чтобы тратить время на самостоятельные вычисления и проверки, проще следовать за результатами больших узлов.
Это поведение, безусловно, приведет к серьезным проблемам централизации.
Подобное явление "следования" также наблюдается в сценах голосования. Например, в голосовании определенной децентрализованной автономной организации, из-за того что определенная инвестиционная компания обладает значительным количеством голосов, ее позиция зачастую играет решающую роль в отношении некоторых предложений. Это приводит к тому, что многие мелкие держатели голосов могут лишь пассивно следовать или выбирать воздержание, не в состоянии реально отразить мнение сообщества.
Для решения этой проблемы проект использует технологии FHE:
Позволить узлам PoS завершать проверку блоков, используя вычислительную мощность машин, даже не зная ответов друг друга, предотвращая взаимное копирование между узлами.
Позволить голосующим, не зная намерений других, все же вычислить окончательный результат через платформу для голосования, чтобы избежать голосования по следованию за толпой.
Для реализации этих функций проекту также необходимо создать протокол повторного стекинга (re-staking). Поскольку некоторые протоколы сами по себе предоставляют услуги "аутсорсинг узлов" для небольших блокчейнов, их сочетание с технологией FHE значительно повысит безопасность сети PoS и системы голосования.
Этот подход немного похож на то, как маленькие страны вводят иностранные войска для поддержания внутреннего порядка, и это является одним из основных отличий данного проекта в области PoS/Restaking от других проектов.
Резюме
Несмотря на то, что ZK (доказательства с нулевым раскрытием), MPC (многосторонние вычисления) и FHE (гомоморфное шифрование) являются передовыми технологиями шифрования, разработанными для защиты конфиденциальности и безопасности данных, они различаются по своим областям применения и технической сложности:
Сценарии применения:
ZK подчеркивает "как доказать", позволяя одной стороне доказывать другой стороне правильность определенной информации, не раскрывая дополнительной информации. Это особенно полезно, когда необходимо проверить полномочия или личность.
MPC подчеркивает "как вычислять", позволяя нескольким сторонам совместно проводить вычисления, не раскрывая свои входные данные. Это подходит для сценариев, где требуется сотрудничество данных, но необходимо защищать конфиденциальность всех сторон, таких как межучрежденческий анализ данных и финансовый аудит.
FHE подчеркивает "как шифровать", что делает возможным выполнение сложных вычислений в состоянии шифрования данных. Это особенно важно для облачных вычислений и услуг искусственного интеллекта, так как пользователи могут безопасно обрабатывать конфиденциальные данные в облачной среде.
Техническая сложность:
Теоретически ZK обладает мощными возможностями, но проектирование эффективных и простых в реализации протоколов нулевого знания может быть крайне сложным и требует глубоких математических и программных навыков.
При реализации MPC необходимо решить проблемы синхронизации и эффективности связи, особенно в случае большого числа участников, затраты на координацию и вычислительные расходы могут быть очень высокими.
FHE сталкивается с огромными проблемами в области вычислительной эффективности. Несмотря на свою теоретическую привлекательность, его высокая вычислительная сложность и временные затраты в практическом применении остаются основными препятствиями.
В современную цифровую эпоху безопасность данных и защита личной информации сталкиваются с беспрецедентными вызовами. Без шифрования наша повседневная коммуникация, информация о покупках и транзакциях будут полностью раскрыты, как если бы двери нашего дома были открыты, и любой мог войти без препятствий.
Надеюсь, что благодаря подробному сравнению в этой статье читатели смогут лучше понять и различать эти три важные технологии шифрования.
На этой странице может содержаться сторонний контент, который предоставляется исключительно в информационных целях (не в качестве заявлений/гарантий) и не должен рассматриваться как поддержка взглядов компании Gate или как финансовый или профессиональный совет. Подробности смотрите в разделе «Отказ от ответственности» .
20 Лайков
Награда
20
6
Поделиться
комментарий
0/400
ZKProofEnthusiast
· 4ч назад
Очередная поверхностная введение в тему... Настоящие zk не таковы!
Посмотреть ОригиналОтветить0
NFTragedy
· 11ч назад
Слишком трудно, не понимаю. Лучше учиться торговле криптовалютой.
Посмотреть ОригиналОтветить0
MrRightClick
· 11ч назад
MPC это разве не та игра?
Посмотреть ОригиналОтветить0
ReverseFOMOguy
· 11ч назад
Боятся, что вы попадетесь, я буду противоположным индикатором.
Посмотреть ОригиналОтветить0
DancingCandles
· 11ч назад
Не могу понять или не различить...
Посмотреть ОригиналОтветить0
Web3Educator
· 11ч назад
*настраивает виртуальные очки* наконец-то кто-то разъясняет священную троицу криптовалют! как я говорю своим студентам на курсе блокчейн 101: это как готовить с завязанными глазами... захватывающие вещи, если честно
Глубина анализа FHE, ZK и MPC: сходства и различия трех основных шифрования технологий и их применение
Сравнение технологий шифрования: отличия и сходства FHE, ZK и MPC
В предыдущем анализе мы подробно рассмотрели принцип работы полностью однородного шифрования (FHE). Тем не менее, многие все еще испытывают путаницу в отношении таких технологий шифрования, как FHE, ZK и MPC. Поэтому в этой статье мы проведем глубокое сравнение этих трех технологий.
FHE, ZK и MPC: анализ ключевых концепций
Сначала давайте начнем с основного вопроса:
1. Нулевое знание (ZK): доказательство без раскрытия
Технология нулевых знаний направлена на решение одной ключевой проблемы: как подтвердить истинность определенного утверждения, не раскрывая при этом никаких конкретных данных.
ZK основан на прочной основе шифрования. С помощью нулевых знаний одна сторона может доказать другой стороне, что она владеет определенной тайной, не раскрывая никаких деталей о этой тайне.
Представьте себе следующую ситуацию: человек хочет доказать арендатору автомобилей, что его кредитное состояние хорошее, но не хочет предоставлять подробные выписки из банка. В этом случае "кредитный рейтинг", предоставляемый банком или платежным приложением, может рассматриваться как форма доказательства с нулевым раскрытием.
Этот человек может доказать, что его кредитный рейтинг соответствует стандартам, не раскрывая личные финансовые детали, что и есть суть нулевых знаний.
В области блокчейна мы можем обратиться к примеру использования некоторой анонимной шифрования валюты:
Когда пользователи осуществляют перевод средств, им необходимо сохранять анонимность и одновременно доказывать, что они имеют право на перевод этих монет (чтобы предотвратить двойные траты). Для этого пользователям необходимо сгенерировать ZK-доказательство.
После получения этого подтверждения, майнеры могут подтвердить действительность транзакции и добавить её в блокчейн, не зная при этом личности отправителя.
2. Многосторонние вычисления с защитой (MPC): совместные вычисления без утечки
Технология многопользовательских безопасных вычислений в основном используется для решения следующей проблемы: как совместно выполнить определенную вычислительную задачу, при этом не раскрывая конфиденциальную информацию участниками.
Эта технология позволяет нескольким участникам (например, Алисе, Бобу и Кэрол) совместно выполнять вычисления, не раскрывая свои входные данные.
Например, если трое человек хотят вычислить свою среднюю зарплату, но не хотят раскрывать конкретные суммы своих зарплат, они могут использовать следующий метод:
Каждый делит свою зарплату на три части и отдает по две части другим двум людям. Затем каждый суммирует полученные числа и делится этим результатом. Наконец, трое складывают эти три суммы и делят на три, чтобы получить среднюю зарплату, но не могут узнать точную зарплату других.
В области шифрования криптовалют технология MPC широко используется в дизайне кошельков.
В качестве примера кошелька MPC, выпущенного некоторыми торговыми платформами, пользователям больше не нужно запоминать 12 мнемонических слов, вместо этого используется способ, подобный 2/2 многоподписной системе, при котором частные ключи распределяются и хранятся на мобильном телефоне пользователя, в облаке и на торговой платформе.
Этот дизайн обеспечивает возможность восстановления приватного ключа через облачное хранилище и данные торговой платформы, даже если пользователь случайно потеряет телефон.
Конечно, для дальнейшего повышения безопасности некоторые кошельки MPC также поддерживают привлечение большего количества третьих сторон для защиты фрагментов приватного ключа.
Основываясь на технологии шифрования MPC, несколько сторон могут безопасно использовать закрытые ключи без необходимости взаимного доверия.
3. Полная гомоморфная шифрование (FHE): шифрование внешних вычислений
Основная проблема, которую решает технология полностью однородного шифрования, заключается в том, как зашифровать чувствительные данные, чтобы зашифрованные данные могли быть обработаны ненадежной третьей стороной, при этом результаты вычислений все еще могли быть расшифрованы и восстановлены нами.
Например, предположим, что Алисе не хватает вычислительных мощностей, и она должна полагаться на Боба для выполнения вычислений, но не хочет раскрывать Бобу реальные данные. В этом случае Алиса может провести шифрование исходных данных (ввести шум, выполнить множество операций сложения или умножения), а затем использовать мощные вычислительные ресурсы Боба для обработки этих зашифрованных данных. В конце концов, Алиса может расшифровать результаты обработки и получить реальные вычисленные результаты, в то время как Боб никогда не сможет узнать содержание исходных данных.
В среде облачных вычислений обработка чувствительной информации (например, медицинских записей или личных финансовых данных) делает технологию FHE особенно важной. Она обеспечивает сохранение данных в зашифрованном виде на протяжении всего процесса обработки, что не только защищает безопасность данных, но и соответствует требованиям соответствующих норм конфиденциальности.
В области шифрования валют технологии FHE также имеют свои уникальные перспективы применения. Например, один блокчейн-проект использует технологии FHE для решения одной из присущих проблем механизма доказательства доли (PoS):
Для PoS-протоколов с большим количеством валидаторов (например, Ethereum) эта проблема не так очевидна. Но для некоторых небольших проектов проблема становится более явной. Теоретически, узлы должны тщательно проверять законность каждой транзакции. Однако в некоторых небольших PoS-сетях, из-за недостаточного количества узлов и наличия "больших узлов", многие маленькие узлы обнаруживают: вместо того, чтобы тратить время на самостоятельные вычисления и проверки, проще следовать за результатами больших узлов.
Это поведение, безусловно, приведет к серьезным проблемам централизации.
Подобное явление "следования" также наблюдается в сценах голосования. Например, в голосовании определенной децентрализованной автономной организации, из-за того что определенная инвестиционная компания обладает значительным количеством голосов, ее позиция зачастую играет решающую роль в отношении некоторых предложений. Это приводит к тому, что многие мелкие держатели голосов могут лишь пассивно следовать или выбирать воздержание, не в состоянии реально отразить мнение сообщества.
Для решения этой проблемы проект использует технологии FHE:
Позволить узлам PoS завершать проверку блоков, используя вычислительную мощность машин, даже не зная ответов друг друга, предотвращая взаимное копирование между узлами.
Позволить голосующим, не зная намерений других, все же вычислить окончательный результат через платформу для голосования, чтобы избежать голосования по следованию за толпой.
Для реализации этих функций проекту также необходимо создать протокол повторного стекинга (re-staking). Поскольку некоторые протоколы сами по себе предоставляют услуги "аутсорсинг узлов" для небольших блокчейнов, их сочетание с технологией FHE значительно повысит безопасность сети PoS и системы голосования.
Этот подход немного похож на то, как маленькие страны вводят иностранные войска для поддержания внутреннего порядка, и это является одним из основных отличий данного проекта в области PoS/Restaking от других проектов.
Резюме
Несмотря на то, что ZK (доказательства с нулевым раскрытием), MPC (многосторонние вычисления) и FHE (гомоморфное шифрование) являются передовыми технологиями шифрования, разработанными для защиты конфиденциальности и безопасности данных, они различаются по своим областям применения и технической сложности:
Сценарии применения:
Техническая сложность:
В современную цифровую эпоху безопасность данных и защита личной информации сталкиваются с беспрецедентными вызовами. Без шифрования наша повседневная коммуникация, информация о покупках и транзакциях будут полностью раскрыты, как если бы двери нашего дома были открыты, и любой мог войти без препятствий.
Надеюсь, что благодаря подробному сравнению в этой статье читатели смогут лучше понять и различать эти три важные технологии шифрования.