全同态加密技术的发展与应用

全同态加密(FHE)是一种先进的加密技术,允许在不解密的情况下对加密数据进行计算。这项技术最早在20世纪70年代被提出,但直到2009年才取得突破性进展。FHE的核心特性包括同态性、噪声管理和支持无限次加法和乘法操作。

与部分同态加密(PHE)和某种同态加密(SHE)相比,FHE支持对加密数据进行任意计算,这使其成为一种极为强大但计算密集的技术。FHE的主要优势在于能够在整个计算过程中保护数据的隐私和安全。

在区块链领域,FHE被视为解决可扩展性和隐私保护问题的关键技术。它可以将完全透明的区块链转变为部分加密形式,同时保留智能合约的控制。目前,一些项目正在开发FHE虚拟机,允许程序员编写操作FHE原语的智能合约代码。这种方法有望解决当前区块链上的隐私问题,使加密支付、老虎机和赌场等应用成为可能。

FHE还可以改善隐私项目的可用性。通过隐私消息检索(OMR)技术,FHE可以解决像Zcash和Tornado Cash等项目面临的余额信息检索时间长和同步延迟等问题。

然而,FHE并不能直接解决区块链的可扩展性问题。将FHE与零知识证明(ZKP)技术结合可能是解决这一挑战的方向之一。可验证的FHE可以确保计算正确执行,为区块链环境提供可信的计算机制。

FHE和ZKP是互补的技术,各自解决不同的问题。ZKP提供可验证的计算和零知识属性,而FHE则允许在不暴露数据本身的情况下对加密数据进行计算。将两者结合虽然会显著增加计算复杂性,但在特定用例中可能是必要的。

目前,FHE的发展大约落后于ZKP三到四年,但正在迅速赶上。第一代FHE项目已开始测试,主网预计将在今年晚些时候推出。尽管FHE仍然比ZKP具有更高的计算开销,但其大规模应用的潜力已经显现。

FHE的采用面临一些挑战,包括计算效率和密钥管理。FHE中的自举操作计算密集,但随着算法进步和工程优化正在得到改善。密钥管理也是一个需要解决的问题,特别是在需要阈值密钥管理的项目中。

在市场上,多家公司正在开发FHE相关技术和应用。这些公司包括专注于机密计算的Arcium、提供ZK计算即服务的Cysic、开发FHE解决方案的Zama、构建私人应用的Sunscreen、提出HFHE概念的Octra、开发FHE Rollups的Fhenix、构建FHE重质押层的Mind Network,以及开发机密计算区块链的Inco Network。这些公司都获得了风险投资的支持,显示了市场对FHE技术的信心。

法规环境方面,FHE有潜力增强数据隐私,允许用户保留数据所有权并可能从中获利,同时保持社会效益。随着理论、软件、硬件和算法的不断改进,FHE预计将在未来三到五年内取得显著进展,从理论研究逐步过渡到实际应用。

总的来说,FHE作为一项革命性技术,正在为加密领域带来变革,提供先进的隐私和安全解决方案。随着技术的成熟和资本的持续关注,FHE有望在解决区块链可扩展性和隐私保护问题方面发挥重要作用,推动加密生态系统中各类创新应用的发展。