Mã hóa đồng cấu hoàn toàn: Cuộc cách mạng trong bảo vệ quyền riêng tư và tính toán

Mã hóa đồng cấu hoàn toàn(FHE) là một công nghệ mã hóa tiên tiến, cho phép thực hiện các phép toán trên dữ liệu mã hóa mà không cần giải mã trước. Khái niệm này được đưa ra lần đầu vào những năm 1970, nhưng chỉ đến năm 2009, công trình đột phá của Craig Gentry mới thực hiện được. Đặc điểm cốt lõi của FHE là tính đồng cấu, tức là việc thao tác trên bản mã tương đương với thao tác trên bản rõ tương ứng.

FHE hỗ trợ phép cộng và phép nhân vô hạn, điều này khiến nó trở thành một công cụ bảo vệ quyền riêng tư mạnh mẽ. Tuy nhiên, FHE cũng đối mặt với những thách thức về hiệu quả tính toán và quản lý tiếng ồn. So với một số mã hóa đồng cấu (PHE) và một số loại mã hóa đồng cấu (SHE), FHE về mặt chức năng toàn diện hơn, nhưng chi phí tính toán cũng lớn hơn.

Trong lĩnh vực blockchain, FHE được kỳ vọng sẽ trở thành công nghệ then chốt để giải quyết các vấn đề về khả năng mở rộng và bảo vệ quyền riêng tư. Nó có thể biến blockchain minh bạch thành dạng mã hóa một phần, đồng thời vẫn giữ được khả năng kiểm soát của hợp đồng thông minh. Một số dự án đang phát triển máy ảo FHE, cho phép lập trình viên viết mã nhằm thao tác các nguyên thủy FHE bằng Solidity. Phương pháp này có thể thực hiện các ứng dụng như thanh toán mã hóa, trò chơi bảo vệ quyền riêng tư, đồng thời giữ lại biểu đồ giao dịch để đáp ứng các yêu cầu quy định.

FHE còn có thể cải thiện khả năng sử dụng của các dự án bảo mật thông qua việc truy xuất tin nhắn riêng tư (OMR), giải quyết các vấn đề như thời gian truy xuất thông tin số dư dài và độ trễ đồng bộ. Mặc dù FHE bản thân không thể giải quyết trực tiếp các vấn đề về khả năng mở rộng của blockchain, nhưng việc kết hợp nó với chứng minh không kiến thức (ZKP) có thể mang lại giải pháp mới cho khả năng mở rộng.

FHE và ZKP là những công nghệ bổ sung cho nhau, phục vụ cho các mục đích khác nhau. ZKP cung cấp tính toán có thể xác minh và thuộc tính không kiến thức, trong khi FHE cho phép tính toán trên dữ liệu được mã hóa mà không tiết lộ dữ liệu thực tế. Việc kết hợp cả hai mặc dù sẽ tăng độ phức tạp của tính toán, nhưng có thể là cần thiết trong một số trường hợp cụ thể.

Hiện tại, sự phát triển của FHE chậm hơn ZKP khoảng ba đến bốn năm, nhưng đang nhanh chóng theo kịp. Các dự án FHE thế hệ đầu tiên đã bắt đầu thử nghiệm và dự kiến sẽ ra mắt mạng chính vào cuối năm nay. Mặc dù chi phí tính toán của FHE vẫn cao hơn ZKP, nhưng tiềm năng ứng dụng quy mô lớn của nó đang dần hiện ra.

Những thách thức chính mà FHE phải đối mặt bao gồm hiệu suất tính toán và quản lý khóa. Tính toán tập trung vào thao tác tự khởi động đang được cải thiện thông qua việc cải tiến thuật toán và tối ưu hóa kỹ thuật. Đối với các trường hợp sử dụng cụ thể như học máy, có thể có các giải pháp thay thế hiệu quả hơn không sử dụng thao tác tự khởi động. Về quản lý khóa, một số dự án đã áp dụng phương pháp quản lý khóa ngưỡng, nhưng vẫn cần phát triển thêm để khắc phục vấn đề điểm đơn lỗi.

Thị trường FHE đang thu hút ngày càng nhiều đầu tư. Nhiều dự án đang phát triển các giải pháp dựa trên FHE, chẳng hạn như Arcium, Cysic, Zama, Sunscreen, Octra, Fhenix, Mind Network và Inco. Những dự án này bao gồm một loạt các lĩnh vực ứng dụng từ tăng tốc phần cứng đến blockchain bảo vệ quyền riêng tư.

Thái độ của môi trường pháp lý đối với các công nghệ riêng tư như FHE thì khác nhau ở các khu vực khác nhau. Mặc dù quyền riêng tư dữ liệu được hỗ trợ rộng rãi, nhưng quyền riêng tư tài chính vẫn là một vùng xám. FHE có tiềm năng tăng cường quyền riêng tư dữ liệu, cho phép người dùng giữ quyền sở hữu dữ liệu và có thể thu lợi từ đó, đồng thời duy trì các lợi ích xã hội như quảng cáo định hướng.

Nhìn về phía trước, lý thuyết, phần mềm, phần cứng và thuật toán của Mã hóa đồng cấu hoàn toàn (FHE) dự kiến sẽ tiếp tục cải tiến, khiến nó ngày càng thực tiễn hơn. FHE đang chuyển từ nghiên cứu lý thuyết sang giai đoạn ứng dụng thực tế, dự kiến sẽ đạt được tiến bộ đáng kể trong vòng ba đến năm năm tới.

Với sự trưởng thành của công nghệ và sự quan tâm liên tục của vốn đầu tư mạo hiểm, FHE có khả năng đóng vai trò quan trọng trong khả năng mở rộng và bảo vệ quyền riêng tư của blockchain, thúc đẩy sự phát triển của các ứng dụng đổi mới trong hệ sinh thái mã hóa.