Mã hóa đồng cấu hoàn toàn: sự phát triển và triển vọng ứng dụng

Mã hóa đồng cấu hoàn toàn (FHE) là một công nghệ mã hóa tiên tiến, đã được chú ý từ khi lần đầu tiên được đề xuất vào những năm 1970. Năm 2009, nghiên cứu đột phá của Craig Gentry đã mở đường cho việc áp dụng thực tiễn FHE. FHE cho phép thực hiện các phép toán trên dữ liệu được mã hóa mà không cần giải mã, đặc điểm này mang lại tiềm năng lớn trong việc bảo vệ quyền riêng tư dữ liệu.

Các đặc điểm cốt lõi của FHE bao gồm tính đồng cấu, quản lý tiếng ồn và hỗ trợ các phép toán vô hạn. So với mã hóa đồng cấu một phần và mã hóa đồng cấu nào đó, FHE có thể hỗ trợ vô hạn các phép cộng và phép nhân, điều này cho phép nó thực hiện bất kỳ loại tính toán nào trên dữ liệu được mã hóa.

Trong lĩnh vực blockchain, FHE hy vọng sẽ trở thành công nghệ then chốt để giải quyết vấn đề mở rộng và bảo vệ quyền riêng tư. Nó có thể biến blockchain minh bạch thành dạng mã hóa một phần, đồng thời giữ lại kiểm soát của hợp đồng thông minh. Một số dự án đang phát triển máy ảo dựa trên FHE, cho phép lập trình viên viết mã hợp đồng thông minh hoạt động với các nguyên lý FHE. Phương pháp này không chỉ có thể giải quyết vấn đề quyền riêng tư hiện tại trên blockchain mà còn có thể làm cho các ứng dụng như thanh toán mã hóa, cá cược trực tuyến trở nên khả thi.

FHE còn có thể cải thiện tính khả dụng của các dự án bảo mật thông qua việc truy xuất thông điệp riêng tư (OMR), giải quyết các vấn đề như truy xuất thông tin số dư và độ trễ đồng bộ lâu nay. Mặc dù FHE bản thân không thể giải quyết trực tiếp vấn đề khả năng mở rộng của blockchain, nhưng việc kết hợp nó với chứng minh không kiến thức (ZKP) có thể cung cấp giải pháp cho thách thức này.

FHE và ZKP là các 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 chính dữ liệu đó. Việc kết hợp cả hai mặc dù sẽ tăng độ phức tạp của tính toán, nhưng có thể mang lại lợi thế đáng kể trong một số tình huống cụ thể.

Hiện tại, sự phát triển của FHE đang chậm hơn khoảng ba đến bốn năm so với ZKP, nhưng đang nhanh chóng bắt 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 FHE vẫn đối mặt với những thách thức như hiệu suất tính toán và quản lý khóa, nhưng tiềm năng ứng dụng quy mô lớn của nó đang dần dần hiện ra.

Trong lĩnh vực thị trường, nhiều công ty đang tích cực phát triển công nghệ và ứng dụng liên quan đến FHE. Ví dụ, Zama tập trung vào việc phát triển giải pháp FHE cho blockchain và AI; Sunscreen cung cấp trình biên dịch FHE, giúp các kỹ sư xây dựng ứng dụng riêng tư; Fhenix đang phát triển mạng Ethereum Layer 2 dựa trên FHE; Mind Network đang nỗ lực áp dụng FHE vào lĩnh vực DePIN và AI.

Về môi trường quy định, FHE như một công nghệ bảo mật có thái độ quản lý khác nhau ở các khu vực khác nhau. Mặc dù quyền riêng tư dữ liệu thường được ủng hộ, quyền riêng tư tài chính vẫn là một lĩnh vực cần được xử lý cẩn thận. FHE có tiềm năng bảo vệ quyền sở hữu dữ liệu cá nhân trong khi mang lại lợi ích cho xã hội như quảng cáo chính xác.

Với sự tiến bộ không ngừng của nghiên cứu lý thuyết, phát triển phần mềm, tối ưu hóa phần cứng và cải tiến thuật toán, FHE đang dần chuyển từ giai đoạn lý thuyết sang ứng dụng thực tế. Dự kiến trong ba đến năm năm tới, FHE sẽ đạt được những tiến bộ đáng kể trong lĩnh vực mã hóa, mang lại những thay đổi cách mạng cho khả năng mở rộng và bảo vệ quyền riêng tư của blockchain, đồng thời thúc đẩy sự phát triển của các ứng dụng đổi mới trong hệ sinh thái mã hóa.