全同態加密技術的發展與應用前景

全同態加密(FHE)是一種先進的加密技術,允許在不解密的情況下對加密數據進行計算。這一概念最早可追溯到20世紀70年代,但直到2009年Craig Gentry的突破性工作才使其成爲可能。

FHE的核心特性是同態性,即對密文進行加法或乘法運算等同於對明文進行相同操作。與部分同態加密和某種同態加密相比,FHE支持無限次的加法和乘法運算,使其能夠在加密數據上執行任意計算。

在區塊鏈領域,FHE有望成爲解決可擴展性和隱私保護的關鍵技術。它可以將透明的區塊鏈轉變爲部分加密形式,同時保留智能合約的控制。一些項目正在開發FHE虛擬機,允許程序員編寫操作FHE原語的智能合約代碼。這種方法可以實現加密支付、隱私遊戲等用例,同時保留交易圖以增強監管友好性。

FHE還可以通過隱私消息檢索(OMR)改善現有隱私項目的用戶體驗,允許錢包客戶端在不暴露訪問內容的情況下同步數據。

雖然FHE本身不能直接解決區塊鏈可擴展性問題,但將其與零知識證明(ZKP)結合可能會帶來一些突破。可驗證的FHE可以確保計算正確執行,爲區塊鏈環境提供可信的計算機制。

FHE與ZKP是互補的技術,各有側重。ZKP提供可驗證計算和零知識屬性,而FHE則允許對加密共享狀態進行計算,這對無許可智能合約平台至關重要。

目前FHE的發展大約落後於ZKP三到四年,但正在迅速趕上。第一代FHE項目已開始測試,主網預計今年晚些時候上線。盡管計算開銷仍高於ZKP,但FHE的大規模採用潛力巨大。

FHE面臨的主要挑戰包括計算效率和密鑰管理。自舉操作的計算密集性正通過算法改進和工程優化得到緩解。密鑰管理方面,一些項目正探索使用閾值密鑰管理方案。

在市場方面,多家初創公司正積極開發FHE相關技術和應用:

• Zama提供用於Web3項目的FHE解決方案,如TFHE-rs庫和fhEVM。
• Sunscreen開發了將Rust函數轉換爲FHE函數的開源編譯器。
• Fhenix正在構建支持機密智能合約的以太坊Layer。
• Inco Network正在開發結合EVM和FHE的模塊化機密計算Layer 1區塊鏈。

隨着理論、軟件、硬件和算法的持續進步,FHE有望在未來3-5年內實現重大突破,爲區塊鏈和Web3生態系統帶來革命性變革。