التشفير المتماثل بالكامل: ثورة في حماية الخصوصية والحوسبة

التشفير المتماثل بالكامل(FHE) هو تقنية تشفير متقدمة، تسمح بإجراء العمليات الحسابية على البيانات المشفرة دون الحاجة إلى فك تشفيرها أولاً. تم اقتراح هذا المفهوم لأول مرة في السبعينيات، ولكن لم يتحقق إلا من خلال العمل الرائد لـCraig Gentry في عام 2009. الخاصية الأساسية لـFHE هي المتماثلية، أي أن العمليات على النص المشفر تعادل العمليات المقابلة على النص الواضح.

يدعم FHE عمليات الجمع والضرب اللانهائية، مما يجعله أداة قوية لحماية الخصوصية. ومع ذلك، يواجه FHE أيضًا تحديات تتعلق بكفاءة الحساب وإدارة الضوضاء. مقارنةً ببعض التشفير المتماثل (PHE) ونوع من التشفير المتماثل (SHE)، فإن FHE أكثر شمولاً من حيث الوظائف، لكنه يتطلب أيضًا تكاليف حسابية أعلى.

في مجال البلوكشين، من المتوقع أن يصبح FHE تقنية رئيسية لحل مشكلات القابلية للتوسع وحماية الخصوصية. يمكن أن يحول البلوكشين الشفاف إلى شكل مشفر جزئيًا، مع الاحتفاظ بقدرة التحكم في العقود الذكية. بعض المشاريع تعمل على تطوير آلة افتراضية لـ FHE، مما يسمح للمطورين بكتابة كود باستخدام Solidity للتعامل مع عمليات FHE. يمكن أن تحقق هذه الطريقة تطبيقات مثل المدفوعات المشفرة والألعاب التي تحمي الخصوصية، مع الاحتفاظ برسم بياني للمعاملات لتلبية متطلبات التنظيم.

يمكن أن يحسن التشفير المتماثل بالكامل أيضًا من إمكانية استخدام المشاريع المتعلقة بالخصوصية من خلال استرجاع الرسائل الخاصة (OMR)، ومعالجة المشكلات مثل طول وقت استرجاع معلومات الرصيد وتأخيرات التزامن. على الرغم من أن التشفير المتماثل بالكامل لا يمكنه معالجة مشكلة قابلية التوسع في سلسلة الكتل بشكل مباشر، إلا أن دمجه مع إثباتات المعرفة الصفرية (ZKP) قد يقدم حلولًا جديدة لقابلية التوسع.

إن FHE و ZKP هما تقنيتان مكملتان، كل منهما تخدم غرضًا مختلفًا. يوفر ZKP حسابات قابلة للتحقق وخصائص عدم المعرفة، بينما يسمح FHE بإجراء حسابات على البيانات المشفرة دون كشف البيانات نفسها. على الرغم من أن الجمع بين الاثنين قد يزيد من تعقيد الحساب، إلا أنه قد يكون ضروريًا في حالات استخدام معينة.

حالياً، يتأخر تطوير التشفير المتماثل بالكامل بحوالي ثلاث إلى أربع سنوات عن إثبات المعرفة الصفرية، ولكنه يتقدم بسرعة. بدأت مشاريع الجيل الأول من التشفير المتماثل بالكامل في الاختبار، ومن المتوقع إطلاق الشبكة الرئيسية في وقت لاحق من هذا العام. على الرغم من أن تكاليف حساب التشفير المتماثل بالكامل لا تزال أعلى من إثبات المعرفة الصفرية، إلا أن إمكانياته للتطبيق على نطاق واسع بدأت تظهر.

تشمل التحديات الرئيسية التي تواجه FHE كفاءة الحساب وإدارة المفاتيح. يتم تحسين كثافة حساب عمليات التمهيد الذاتي من خلال تحسينات الخوارزميات والتحسينات الهندسية. بالنسبة لحالات الاستخدام المحددة مثل التعلم الآلي، قد توجد بدائل أكثر كفاءة لا تستخدم عمليات التمهيد الذاتي. في ما يتعلق بإدارة المفاتيح، تعتمد بعض المشاريع على طرق إدارة المفاتيح المعتمدة على العتبة، ولكن لا يزال هناك حاجة لمزيد من التطوير للتغلب على مشكلة نقطة الفشل الواحدة.

سوق التشفير المتماثل بالكامل يجذب المزيد والمزيد من الاستثمارات. يتم تطوير العديد من المشاريع التي تعتمد على حلول التشفير المتماثل بالكامل، مثل Arcium وCysic وZama وSunscreen وOctra وFhenix وMind Network وInco وغيرها. تغطي هذه المشاريع مجموعة واسعة من مجالات التطبيقات، من تسريع الأجهزة إلى بلوكتشين حماية الخصوصية.

تختلف مواقف البيئة التنظيمية تجاه تقنيات الخصوصية مثل FHE من منطقة إلى أخرى. على الرغم من أن خصوصية البيانات تحظى بدعم واسع، إلا أن خصوصية المال لا تزال منطقة رمادية. لدى FHE القدرة على تعزيز خصوصية البيانات، مما يسمح للمستخدمين بالاحتفاظ بملكية البيانات وقد يتيح لهم الربح منها، مع الحفاظ على الفوائد الاجتماعية مثل الإعلانات المستهدفة.

تتطلع المستقبل، من المتوقع أن تستمر نظرية FHE وبرمجياته وأجهزته وخوارزمياته في التحسن، مما يجعلها أكثر عملية. FHE تنتقل من البحث النظري إلى مرحلة التطبيق العملي، ومن المتوقع أن تحقق تقدمًا ملحوظًا في السنوات الثلاث إلى الخمس المقبلة.

مع نضوج التكنولوجيا واستمرار اهتمام رأس المال المغامر، من المتوقع أن يلعب التشفير المتماثل بالكامل دورًا رئيسيًا في قابلية التوسع وحماية الخصوصية في blockchain، مما يعزز تطوير التطبيقات المبتكرة في النظام البيئي للتشفير.