FHE و ZK و MPC: مقارنة بين ثلاث تقنيات تشفير متقدمة

في عصر الرقمية الحالي، أصبحت أمان البيانات وحماية الخصوصية أكثر أهمية. تقدم تقنيات التشفير المتقدمة الثلاثة FHE وZK وMPC حلولًا مختلفة لمعالجة هذه القضايا. دعونا نتعمق في خصائصها وبيئات تطبيقها.

إثبات عدم المعرفة(ZK): إثبات دون الحاجة للكشف

تهدف تقنية إثبات المعرفة صفرية إلى حل مشكلة كيفية التحقق من صحة المعلومات دون الكشف عن المحتوى المحدد. إنها تسمح لطرف ( المبرهن ) بإثبات لطرف آخر ( المتحقق ) أن بيانًا ما هو صحيح، دون الحاجة إلى الكشف عن أي معلومات بخلاف صحة هذا البيان.

على سبيل المثال، لنفترض أن أليس تحتاج إلى إثبات وضعها الائتماني الجيد لموظف شركة تأجير السيارات بوب، لكنها لا تريد تقديم تفاصيل كشف حسابها البنكي. في هذه الحالة، يمكن أن تعتبر مؤشرات مثل "درجة الائتمان" بمثابة إثبات للمعرفة الصفرية. يمكن أن تعرض أليس على بوب تقييمها الائتماني، لإثبات أن ائتمانها جيد، دون الحاجة إلى الكشف عن تفاصيل مالية محددة.

في مجال blockchain، أحد التطبيقات النموذجية لتقنية ZK هو العملات المشفرة المجهولة. على سبيل المثال، عند إجراء تحويل باستخدام Zcash، يحتاج المستخدمون إلى إثبات أنهم يمتلكون ما يكفي من العملات لإجراء الصفقة مع الحفاظ على هويتهم مجهولة. من خلال إنشاء إثبات ZK، يمكن للعمالة التحقق من صحة الصفقة دون معرفة هوية الطرفين المعنيين وكتابتها على blockchain.

حساب آمن متعدد الأطراف ( MPC ): حساب تعاوني آمن

تركز تقنية الحساب الآمن متعدد الأطراف على حل كيفية إجراء الحساب بين متعددي المشاركين دون كشف معلوماتهم الحساسة. إنها تمكن عدة أطراف من إكمال مهمة حسابية معًا دون الحاجة إلى أن تكشف أي طرف عن بيانات الإدخال الخاصة بها.

على سبيل المثال، تريد أليس وبوب وكارول حساب متوسط رواتبهم الثلاثة، لكنهم لا يرغبون في الكشف عن الأرقام الدقيقة لبعضهم البعض. باستخدام تقنية MPC، يمكنهم تقسيم رواتبهم إلى ثلاثة أجزاء، وتبادل جزءين منها مع الآخرين. يقوم كل شخص بجمع الأرقام المستلمة، ثم يشارك نتيجة الجمع هذه. أخيرًا، يقوم الثلاثة بجمع نتائج الجمع الثلاثة للحصول على المتوسط، لكنهم لا يستطيعون تحديد الرواتب الدقيقة للآخرين باستثناء رواتبهم.

في صناعة العملات الرقمية، تُستخدم تقنية MPC لتطوير حلول محافظ أكثر أمانًا. قامت بعض منصات التداول بإطلاق محافظ MPC التي تقسم المفتاح الخاص إلى عدة أجزاء، تُخزن بشكل منفصل على أجهزة المستخدم، والسحابة، والبورصة. هذه الطريقة عززت من أمان الأصول، حتى إذا فقد المستخدم جهازه، يمكنه استعادة المفتاح الخاص من الأجزاء الأخرى.

التشفير المتجانس ( FHE ): حساب خارج التشفير

تكنولوجيا التشفير المتجانس بالكامل تحل مسألة كيفية تشفير البيانات الحساسة، بحيث يمكن لطرف ثالث إجراء معالجة حسابية عليها دون معرفة البيانات الأصلية، بينما يمكن لمالك البيانات فك تشفير النتائج بشكل صحيح.

تخيل هذا السيناريو: تحتاج أليس إلى الاستفادة من القوة الحاسوبية الكبيرة لبوب لمعالجة البيانات، لكنها لا تريد أن يعرف بوب المحتوى الفعلي للبيانات. من خلال التشفير، يمكن لأليس تشفير البيانات الأصلية ( وإدخال الضوضاء )، ثم تسليمها لبوب لإجراء الحساب. يكمل بوب الحساب دون معرفة المحتوى الفعلي، وفي النهاية، تقوم أليس بفك تشفير النتائج للحصول على المعلومات الحقيقية.

في مجال blockchain، يمكن استخدام تقنية FHE لحل بعض المشكلات في آلية توافق PoS. على سبيل المثال، في بعض الشبكات الصغيرة من PoS، قد تميل العقد إلى اعتماد نتائج التحقق من العقد الكبيرة مباشرة بدلاً من إجراء الحسابات بنفسها، مما يؤدي إلى مركزية الشبكة. من خلال تطبيق تقنية FHE، يمكن لعقد PoS إكمال عملية التحقق من الكتل دون معرفة إجابات العقد الأخرى، مما يمنع سلوك النسخ بين العقد.

وبالمثل، في نظام التصويت اللامركزي، يمكن أن تمنع FHE ظاهرة "التصويت المرافق"، مما يضمن أن اختيار كل ناخب لا يُعرف من قبل الآخرين، بينما لا يزال من الممكن حساب النتيجة النهائية بدقة.

ملخص

على الرغم من أن ZK و MPC و FHE جميعها تهدف إلى حماية خصوصية البيانات وأمانها، إلا أن لكل منها تركيزه الخاص:

• ZK يركز على كيفية إثبات صحة المعلومات دون تسريب التفاصيل.
• تركز MPC على كيفية السماح لأطراف متعددة بالحساب بشكل آمن معًا دون الكشف عن مدخلاتهم.
• تركز FHE على كيفية إجراء حسابات معقدة في حالة بقاء البيانات في حالة التشفير.

توجد اختلافات في التعقيد الفني وسيناريوهات التطبيق بين هذه التقنيات. تحتاج ZK إلى تصميم بروتوكولات إثبات فعالة، في حين تواجه MPC تحديات في تنسيق المشاركين وكفاءة الاتصال، بينما لا تزال FHE بحاجة إلى تحسين كفاءة الحساب.

مع استمرار تطور العالم الرقمي، ستلعب هذه التقنيات التشفير دورًا متزايد الأهمية في حماية أمان بياناتنا وخصوصيتنا الشخصية.