FHE, ZK та MPC: порівняння трьох передових технологій шифрування

У сучасну цифрову епоху безпека даних та захист приватності стають все більш важливими. FHE, ZK і MPC — ці три сучасні шифрувальні технології пропонують різні рішення для вирішення цих проблем. Давайте детальніше розглянемо їхні характеристики та сфери застосування.

Нульове знання ( ZK ): доведення без витоку

Технологія нульового знання має на меті вирішення проблеми перевірки достовірності інформації без розкриття конкретного змісту. Вона дозволяє одній стороні ( довірителю ) довести іншій стороні ( перевіряльнику ), що певне твердження є істинним, не розкриваючи жодної інформації, окрім достовірності цього твердження.

Наприклад, припустимо, що Аліса повинна довести співробітнику компанії з оренди автомобілів Бобу, що її кредитний стан добрий, але не хоче надавати детальні банківські виписки. У такому випадку показники, подібні до "кредитного балу", можуть слугувати як форма нульового знання. Аліса може показати Бобу свій кредитний рейтинг, підтверджуючи свою добру кредитоспроможність, не розкриваючи конкретні фінансові деталі.

У блокчейн-просторі типовим застосуванням технології ZK є анонімна криптовалюта. У випадку з Zcash, коли користувачі здійснюють переказ, їм потрібно довести, що у них достатньо монет для здійснення транзакції, залишаючись при цьому анонімними. Генеруючи докази ZK, майнери можуть перевіряти дійсність транзакції та записувати її в блокчейн, не знаючи особистості обох сторін транзакції.

Багатостороннє безпечне обчислення(MPC): безпечне співпраця

Технологія багатосторонніх безпечних обчислень зосереджена на вирішенні питання, як виконувати обчислення між кількома учасниками, не розкриваючи їхні чутливі дані. Вона дозволяє кільком сторонам спільно виконувати обчислювальне завдання, не вимагаючи від жодної зі сторін розкриття своїх вхідних даних.

Наприклад, Аліса, Боб та Керол хочуть обчислити середню зарплату трьох, але не хочуть розкривати конкретні цифри один одному. Використовуючи технологію MPC, вони можуть розділити свою зарплату на три частини, обмінятися двома частинами з іншими двома. Кожен додає отримані цифри, а потім ділиться цим результатом. Врешті-решт, троє знову обчислюють загальну суму цих трьох результатів, щоб отримати середнє значення, але не можуть визначити точну зарплату інших, окрім своєї.

У криптовалютній індустрії технологія MPC використовується для розробки більш безпечних рішень для гаманців. Деякі торгові платформи випустили гаманці MPC, які ділять приватний ключ на кілька частин, які зберігаються на пристрої користувача, в хмарі та на біржі. Цей підхід підвищує безпеку активів, навіть якщо користувач втратить пристрій, приватний ключ можна відновити через інші частини.

Повна гомоморфна шифрування(FHE): шифрування зовнішніх обчислень

Технологія повної гомоморфної шифрування вирішує питання, як зашифрувати чутливі дані, щоб третя сторона могла обробляти їх, не знаючи вихідних даних, при цьому результати все ще можуть бути правильно розшифровані власником даних.

Уявіть собі таку ситуацію: Аліса повинна скористатися потужними обчислювальними можливостями Боба для обробки даних, але не хоче, щоб Боб знав конкретний зміст даних. Завдяки FHE, Аліса може зашифрувати вихідні дані (, ввести шум ), а потім передати їх Бобу для обчислення. Боб завершить обчислення, не знаючи фактичного змісту, а в кінці Аліса розшифрує результат, щоб отримати реальну інформацію.

У сфері блокчейну технологія FHE може бути використана для вирішення деяких проблем у механізмі консенсусу PoS. Наприклад, у деяких малих мережах PoS вузли можуть схилятися до прямого прийняття результатів верифікації великих вузлів, а не виконувати обчислення самостійно, що призводить до централізації мережі. Завдяки застосуванню технології FHE вузли PoS можуть виконувати перевірку блоків, не знаючи відповіді інших вузлів, що запобігає плагіату між вузлами.

Також у децентралізованій системі голосування FHE може запобігти явищу "слідкування за голосами", забезпечуючи те, що вибір кожного голосуючого не буде відомий іншим, у той же час точно підраховуючи остаточний результат.

Підсумок

Хоча ZK, MPC та FHE прагнуть захистити конфіденційність і безпеку даних, кожен з них має свої акценти:

• ZK зосереджується на тому, як довести правдивість інформації, не розкриваючи деталей.
• MPC зосереджується на тому, як кілька сторін можуть безпечно спільно обчислювати, не розкриваючи своїх вхідних даних.
• FHE зосереджується на тому, як виконувати складні обчислення, зберігаючи дані в зашифрованому стані.

Ці технології також мають різницю в складності реалізації та сферах застосування. ZK вимагає розробки ефективного протоколу доказів, MPC стикається з викликами координації учасників та ефективності зв’язку, тоді як FHE все ще потребує покращення в обчислювальній ефективності.

З розвитком цифрового світу ці технології шифрування відіграватимуть все більш важливу роль у захисті нашої безпеки даних та особистої конфіденційності.