FHE: Kriptografi alanında görünmezlik pelerini

FHE( tam homomorfik şifreleme), şifreli durumda veriler üzerinde doğrudan hesaplama işlemleri yapabilen gelişmiş bir şifreleme teknolojisidir. Bu, gizliliği korurken verilerin analiz ve işleme tabi tutulabileceği anlamına gelir. FHE, finans, sağlık hizmetleri, bulut bilişim, makine öğrenimi gibi birçok alanda potansiyel uygulama senaryolarına sahiptir. Ancak, büyük hesaplama ve bellek maliyetleri nedeniyle, mevcut ticari uygulamalar hala zorluklarla karşı karşıyadır.

FHE'nin Temel Prensipleri

FHE'nin temeli, orijinal bilgiyi çok terim aracılığıyla gizlemektir. Basitleştirilmiş bir FHE şifreleme süreci aşağıdaki gibidir:

1. Bir anahtar çokluğunu seçin s(x)
2. Rastgele bir çok terimli oluştur a(x)
3. Küçük bir "gürültü" polinomunu e(x) oluşturun
4. Şifreli bilgi m: c(x) = m + a(x)*s(x) + e(x)

Şifre çözme sırasında, yalnızca anahtar s(x) biliniyorsa, c(x)'den orijinal bilgi m'yi geri getirebiliriz.

Gürültü e(x) eklenmesi güvenliği artırmak için yapılmıştır, ancak aynı zamanda gürültü birikimi sorununu da beraberinde getirmiştir. Bu sorunu çözmek için, FHE aşağıdaki birkaç teknik kullanmıştır:

• Anahtar değiştirme: Şifreli metin boyutunu sıkıştırma
• Modulus Switching: Gürültüyü azaltma
• Bootstrap: Gürültüyü başlangıç seviyesine sıfırlama

Şu anda yaygın olarak kullanılan FHE çözümleri Bootstrap teknolojisini kullanıyor, ancak hesaplama maliyeti hala oldukça yüksek.

FHE'nin Karşılaştığı Zorluklar

FHE'nin en büyük zorluğu hesaplama verimliliğidir. Normal hesaplamalara kıyasla, FHE'nin hesaplama maliyeti birkaç büyüklük sırasıyla daha yüksektir. ABD'nin DARPA'sının Dprive programı bu sorunu çözmek için tasarlanmıştır, amacı FHE hesaplama hızını normal hesaplamaların 1/10'una yükseltmektir.

Ana optimizasyon yönleri şunlardır:

• İşlemci kelime boyutunu artır
• Özel ASIC işlemcileri geliştirin
• MIMD paralel mimarisi kullanır

Yavaş ilerlemesine rağmen, FHE'nin hassas verileri koruma konusunda özellikle kuantum sonrası dönemde benzersiz bir değeri vardır.

FHE'nin Blok Zincirindeki Uygulamaları

FHE, blok zinciri alanında veri gizliliğini korumak için başlıca olarak kullanılır, şunları içerir:

• Zincir üzeri gizlilik koruma
• AI eğitim verisi gizliliği
• Zincir üzeri oylama gizliliği
• Zincir Üstü İşlem Gizliliği İncelemesi
• Potansiyel MEV çözümleri

Ancak verimlilik ve düğüm gereksinimlerinin artması gibi zorluklarla karşı karşıya.

Ana FHE Projeleri

Şu anda ana FHE projeleri şunlardır:

• Zama: TFHE tabanlı geliştirme araçları sunar
• Fhenix: Gizlilik odaklı bir L2 ağı inşa etme
• Privasea: LLM'ye Yönelik FHE Uygulaması
• Inco Network: FHE için L1 ağı inşa etme
• Arcium: FHE, MPC ve ZK teknolojilerini birleştirir
• Zihin Ağı: FHE tabanlı Restaking çözümü
• Octra: FHE'yi uygulamak için hiper grafikler teknolojisini kullanıyor

Gelecek Perspektifi

FHE teknolojisi hala erken aşamalarda ve birçok zorlukla karşı karşıya.

• Düşük verimlilik, yüksek maliyet
• Proje gerçekleştirme zorluğu büyük
• Ticari potansiyel belirsiz
• Sermaye yatırımı eksikliği

Ancak özel çiplerin ortaya çıkması ve daha fazla fonun akmasıyla, FHE'nin savunma, finans, sağlık gibi alanlarda devrim yaratması bekleniyor. Gizli verilerin gelecekteki kuantum algoritmalarıyla birleştirilme potansiyelini serbest bırakacak ve yeni gelişim fırsatlarını karşılayacak.