完全同型暗号化:プライバシー計算の未来の星

完全同型暗号化(FHE)技術は1970年代に初めて提案されて以来、暗号学界の研究のホットトピックであり続けています。その核心思想は、暗号化されたデータを解読せずに計算することです。2009年、Craig Gentryの画期的な研究は、暗号化されたデータに対して任意の計算を行う完全同型暗号化を実現し、この分野に革命的な進展をもたらしました。

FHEは暗号文に対して直接計算操作を行うことを許可し、先に復号化する必要がありません。これは暗号化されたデータを処理できることを意味し、得られた暗号結果を復号化すると元のデータに対して同じ操作を行った結果と一致します。FHEの主な特性には同型性(加法と乗法)、ノイズ管理、無限回の操作のサポートが含まれます。

部分的同型暗号化(PHE)やある種の同型暗号化(SHE)と比較して、FHEは無限回の加算と乗算をサポートし、暗号化されたデータ上で任意のタイプの計算を行うことができます。これにより、FHEは非常に強力な暗号技術となりますが、同時に高い計算コストも伴います。

! 【完全準同型暗号(FHE)の進歩と応用】(https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-f75d873de5f26f5fd416bc40f50afe73.webp)

FHEはブロックチェーン分野で広範な応用の可能性を持っています。それは透明なブロックチェーンを部分的な暗号化形式に変換し、スマートコントラクトの制御を保持することができます。いくつかのプロジェクトがFHE仮想マシンを開発しており、開発者がFHE原語を操作するスマートコントラクトコードを書くことを可能にしています。この方法は、現在のブロックチェーン上のプライバシー問題を解決し、暗号化された支払い、ギャンブルなどのアプリケーションを可能にしながら、規制の要件を満たすために取引図を保持します。

FHEは、プライバシーメッセージの検索(OMR)を通じてプライバシープロジェクトの可用性を改善し、残高情報の同期などの問題を解決できます。FHE自体はブロックチェーンのスケーラビリティ問題を直接解決することはできませんが、これをゼロ知識証明(ZKP)と組み合わせることで、新しい解決策を提供する可能性があります。

FHEとZKPは相補的な技術であり、それぞれ長所があります。ZKPは検証可能な計算とゼロ知識属性を提供し、FHEは暗号化された共有状態に対して計算を行うことを可能にします。両者を組み合わせることは計算の複雑さを増すことになりますが、特定のシナリオでは必要になる可能性があります。

現在、FHEの発展はZKPに対して約3〜4年遅れていますが、急速に追いついています。第一世代のFHEプロジェクトはテストを開始し、今年の後半にはメインネットが公開される予定です。FHEの計算コストはまだZKPより高いですが、その大規模な応用の可能性はすでに明らかになっています。

FHEの主な課題には計算効率と鍵管理が含まれます。ブートストラップ操作の計算集約的な特性は、アルゴリズムの改良とエンジニアリングの最適化によって緩和されています。鍵管理の面では、一部のプロジェクトが閾値鍵管理の方案を採用していますが、依然として単一障害点の問題を克服するためにさらなる発展が必要です。

市場において、多くの企業やプロジェクトがFHE分野で競争を展開しています。Zama、Sunscreen、Fhenixなどの企業はFHEツールやインフラの開発に注力しています。Inco Network、Mind NetworkなどはFHEをブロックチェーンやWeb3分野に応用することに取り組んでいます。これらのプロジェクトは、リスク投資からの大量の資金支援を受けており、市場がFHE技術に対して期待を寄せていることを示しています。

FHEの規制環境は地域によって異なります。データプライバシーは広く支持されていますが、金融プライバシーは依然としてグレーゾーンです。FHEはデータプライバシーを強化しながら、ターゲット広告などの社会的利益を保持する可能性があります。

理論、ソフトウェア、ハードウェア、アルゴリズムの継続的な進歩に伴い、完全同型暗号化は今後3-5年以内に顕著な進展を遂げ、研究段階から実際の応用へと移行することが期待されています。プライバシー計算の未来の星として、完全同型暗号化は暗号エコシステムの革新を促進し、ブロックチェーンのスケーラビリティとプライバシー保護に革命的な変化をもたらすことが期待されています。

! 完全準同型暗号化(FHE)の進歩と応用