الحدود التالية في الخصوصية الرقمية

ليرة تركية ؛ د

1. تعد إثباتات المعرفة الصفرية (ZKPs) مفيدة بشكل واضح لتعزيز قابلية التوسع والخصوصية في web3، ولكن يعوقها الاعتماد على معالجة الطرف الثالث للبيانات غير المشفرة.
2. يمثل التشفير المتماثل بالكامل (FHE) طفرة، مما يسمح لكل من الدول الخاصة المشتركة والفردية في وقت واحد، دون متطلبات ثقة الطرف الثالث.
3. يتيح FHE الحساب مباشرة عبر البيانات المشفرة، مما يتيح تطبيقات مثل AMMs المظلمة ومجموعات الإقراض الخاصة، حيث لا يتم الكشف عن معلومات الحالة العالمية أبدًا.
4. تشمل المزايا العمليات غير الموثوقة وانتقالات الحالة على السلسلة بدون إذن عبر البيانات المشفرة، مع تركز التحديات على زمن الوصول والتكامل الحسابي.
5. يركز اللاعبون الرئيسيون في مجال تشفير FHE الناشئ على تطوير العقود الذكية الخاصة وتسريع الأجهزة المتخصصة من أجل التوسع.
6. تتضمن بنية تشفير FHE المستقبلية إمكانية دمج مجموعات FHE مباشرة على Ethereum.

"واحدة من أكبر التحديات المتبقية في النظام البيئي لإيثريوم هي الخصوصية (...) استخدام المجموعة الكاملة لتطبيقات إيثريوم يتضمن جعل جزءًا كبيرًا من حياتك عامًا ليراه أي شخص ويحلله." - فيتاليك

لقد كانت إثباتات المعرفة الصفرية (ZKPs) هي المفضلة للتشفير في مجال العملات المشفرة على مدار العام الماضي على الأقل، ولكن لها حدودها. إنها ذات قيمة بالنسبة للخصوصية، وإثبات المعرفة بالمعلومات دون الكشف عنها، وقابلية التوسع، لا سيما ضمن zk-rollups، ومع ذلك، فإنها تواجه حاليًا بعض القيود الرئيسية على الأقل:

(1) عادةً ما يتم تخزين المعلومات المخفية وحسابها خارج السلسلة من قبل أطراف ثالثة موثوقة، مما يحد من إمكانية التركيب بدون إذن حيث تحتاج التطبيقات الأخرى إلى الوصول إلى تلك البيانات خارج السلسلة. يشبه هذا إثبات جانب الخادم نظامًا مثل الحوسبة السحابية web2.

(2) يجب أن يتم نقل الحالة عبر نص عادي، مما يعني أنه يجب على المستخدمين أن يثقوا بمثبتي الطرف الثالث ببياناتهم غير المشفرة.

(3) ZKPs غير مناسبة للتطبيقات التي تكون فيها معرفة الحالة الخاصة المشتركة ضرورية لإنشاء أدلة حول الحالة الخاصة المحلية.

ومع ذلك، فإن أي حالة استخدام متعددة اللاعبين (على سبيل المثال يتطلب مجمع الإقراض المظلم (AMM، مجمع الإقراض الخاص) حالة خاصة مشتركة على السلسلة، مما يعني أن استخدام ZK سيتطلب نوعًا من المنسق المركزي/خارج السلسلة لتحقيق حالة خاصة مشتركة، مما يجعلها مرهقة وتقدم افتراضات الثقة.

أدخل التشفير المتماثل بالكامل

التشفير المتماثل بالكامل (FHE) هو نظام تشفير يسمح بإجراء العمليات الحسابية على البيانات دون الحاجة إلى فك تشفير مسبق. فهو يسمح للمستخدم بتشفير النص العادي إلى نص مشفر وإرساله إلى أطراف ثالثة تقوم بمعالجته دون فك تشفيره.

ماذا يعني هذا؟ التشفير من النهاية إلى النهاية. يسمح FHE بحالة خاصة مشتركة.

على سبيل المثال، في AMM، يتفاعل حساب صانع السوق اللامركزي مع كل صفقة ولكنه ليس مملوكًا لأي مستخدم واحد. عندما يقوم شخص ما بتبادل الرمز A بالرمز B، يجب أن يكون على دراية بالمبالغ الحالية لكلا الرمزين داخل حساب صانع السوق المشترك لإنشاء دليل صالح على تفاصيل المبادلة. ومع ذلك، إذا تم إخفاء الدولة العالمية من خلال مخطط ZKP، فإن توليد هذا الدليل لن يكون ممكنًا بعد الآن. على العكس من ذلك، إذا كانت معلومات الحالة العالمية متاحة للعامة، فإنها تسمح للمستخدمين الآخرين باستنتاج تفاصيل حول مقايضة الفرد.

مع FHE، من الممكن نظريًا إخفاء كل من الحالة المشتركة والشخصية، حيث يمكن حساب البراهين على البيانات المشفرة.

بالإضافة إلى FHE، هناك تقنية رئيسية أخرى لتحقيق الكأس المقدسة للخصوصية وهي الحوسبة متعددة الأطراف (MPC)، والتي تحل مشكلة الحوسبة على المدخلات الخاصة ، والكشف فقط عن نتائج هذه الحسابات مع الحفاظ على سرية المدخلات. لكننا نحفظ ذلك لمناقشة أخرى. ينصب تركيزنا هنا على FHE - فوائده وعيوبه والسوق الحالية وحالات الاستخدام.

من المهم ملاحظة أن FHE لا يزال في مرحلة مبكرة من التطوير وهذه ليست مسألة قبلية بين FHE وZKPs، أو FHE مقابل MPC، بل هي ميزات إضافية يتم فتحها عند دمجها مع التكنولوجيا المتاحة حاليًا. على سبيل المثال، يمكن لسلسلة الكتل التي تركز على الخصوصية استخدام FHE لتمكين العقود الذكية السرية، وMPC لتوزيع أجزاء من مفتاح فك التشفير عبر أدوات التحقق من الصحة، وZKPs للتحقق من سلامة حسابات FHE.

الفوائد والعيوب

في هذا الوقت:

تشمل فوائد FHE ما يلي:

1. لا يوجد شرط ثقة طرف ثالث. يمكن أن تظل البيانات آمنة وخاصة في بيئات غير موثوقة.
2. قابلية التركيب عبر الحالة الخاصة المشتركة.
3. سهولة استخدام البيانات مع الحفاظ على خصوصية البيانات.
4. المقاومة الكمية مع (الحلقة-)LWE.
5. القدرة على إجراء انتقالات الحالة على السلسلة أعلى البيانات المشفرة دون إذن.
6. لا حاجة إلى أجهزة مثل Intel SGX المعرضة لهجمات القنوات الجانبية وسلسلة التوريد المركزية.
7. في سياق EVM متجانس تمامًا (fhEVM)، لا داعي لتعلم كيفية تنفيذ الضرب الرياضي المتكرر (على سبيل المثال، الضرب متعدد المستويات) أو استخدام أدوات ZK غير المألوفة.

تشمل العيوب ما يلي:

1. وقت الإستجابة. مكثفة حسابيًا مما يعني أن معظم المخططات غير قابلة للتطبيق تجاريًا حاليًا للتطبيقات ذات الحوسبة الثقيلة. من الجدير بالذكر أن هذا يمثل عنق الزجاجة على المدى القصير نظرًا لأن تسريع الأجهزة قيد التطوير بنشاط، وأنه في هذه المرحلة، يمكن لـ Zama's fhEVM بالفعل إجراء ~ 2 TPS على ~ 2 ألف دولار شهريًا من الأجهزة.
2. قضايا الدقة. تتطلب مخططات FHE إدارة الضوضاء لمنع النصوص المشفرة من أن تصبح غير صالحة أو تالفة. ومع ذلك، فإن TFHE أكثر دقة لأنه لا يتطلب التقريب (على عكس CKKS لعمليات معينة).
3. مبكر. هناك عدد قليل جدًا من مشاريع FHE الجاهزة للإنتاج والتي تم إطلاقها في مساحة web3 مما يعني أن هناك الكثير من اختبارات المعركة التي يتعين القيام بها.

نظرة عامة على السوق

مشهد FHE x Crypto الحالي

يسلط الضوء

توفر Zama مجموعة من أدوات FHE مفتوحة المصدر لكل من حالات الاستخدام المشفرة وغير المشفرة. تتيح مكتبة fhEVM الخاصة بها العقود الذكية الخاصة، مما يضمن السرية على السلسلة وقابلية التركيب.

تستفيد Fhenix من مكتبة Zama's fhEVM لتمكين مجموعة البيانات المشفرة من طرف إلى طرف. وهي تهدف إلى تبسيط عملية دمج FHE في أي عقد ذكي لإدارة القيمة الإلكترونية، مما يتطلب تعديلات بسيطة على العقود الحالية. يتكون الفريق المؤسس من مؤسس Secret Network وقائد شركة FHE bizdev السابق لشركة Intel. قامت Fhenix مؤخرًا بجمع 7 ملايين دولار من التمويل الأولي.

شبكة Inco هي شبكة L1 مدعومة من FHE ومتوافقة مع EVM، مما يوفر الحساب على البيانات المشفرة إلى العقود الذكية من خلال دمج تشفير fhEVM الخاص بـ Zama. كان ريمي جاي، المؤسس، أحد الأعضاء المؤسسين لشركة Parallel Finance وانضم إليه العديد من مهندسي Cosmos لتحقيق هذه الرؤية.

المعدات. تعمل بعض الكيانات على إنشاء تسريع للأجهزة لحل مشكلات زمن الاستجابة. ومن الجدير بالذكر، Intel، وCornami، وFabric، وOptalogy، وKU Leuven، وNiobium، و Chain Reaction ، وبعض فرق ZK ASIC/FPGA. كانت هذه الزيادة في التطوير مدفوعة بمنحة DARPA الممنوحة لتسريع FHE القائم على ASIC منذ حوالي ثلاث سنوات. ومع ذلك، فإن مثل هذا التسريع المتخصص للأجهزة قد لا يكون ضروريًا لبعض تطبيقات blockchain حيث من المحتمل أن تصل وحدات معالجة الرسومات إلى 20+ TPS. يمكن لـ FHE ASICs تحسين الأداء إلى أكثر من 100 TPS مع تقليل التكاليف التشغيلية للمدققين بشكل كبير.

الإشارات البارزة. تساهم كل من Google وIntel وOpenFHE بشكل كبير في التقدم العام لـ FHE، وبشكل أقل تحديدًا في سياق العملات المشفرة.

استخدم حالات

الميزة الرئيسية هي تمكين الدولة الخاصة المشتركة والدولة الخاصة الشخصية. ماذا يعني هذا؟

العقود الذكية الخاصة: تترك بنيات blockchain التقليدية بيانات المستخدم مكشوفة في تطبيقات web3. أصول كل مستخدم ومعاملاته مرئية لكل مستخدم آخر. يعد هذا مفيدًا للثقة وقابلية التدقيق، ولكنه يمثل أيضًا عائقًا رئيسيًا أمام اعتماد المؤسسات. العديد من الشركات مترددة أو ترفض ببساطة نشر هذه المعلومات. FHE يغير هذا.

بالإضافة إلى المعاملات المشفرة من طرف إلى طرف، تتيح FHE مجموعات الذاكرة المشفرة والكتل المشفرة وانتقالات الحالة السرية.

يؤدي هذا إلى فتح مجموعة متنوعة من حالات الاستخدام الجديدة:

• DeFi: تجمعات مظلمة، والقضاء على MEV الضارة عبر مجموعات الذاكرة المشفرة، والمحافظ التي لا يمكن تتبعها، والمدفوعات السرية (على سبيل المثال رواتب الموظفين للمؤسسات الموجودة على السلسلة).
• الألعاب: ألعاب إستراتيجية مشفرة متعددة اللاعبين تتيح آليات لعب جديدة متنوعة مثل التحالفات السرية وإخفاء الموارد والتخريب والتجسس والخداع وما إلى ذلك.
• DAO: التصويت الخاص.
• DID: مشفر على درجات الائتمان المتسلسلة والمعرفات الأخرى.
• البيانات: إدارة البيانات المتوافقة على السلسلة.

إذًا، كيف يبدو مستقبل بنية FHE-CRYPTO؟

هناك ثلاثة مكونات أساسية يجب أن نتناولها بالتفصيل:

الطبقة 1: تعمل هذه الطبقة كأساس للمطورين من أجل (أ) إطلاق التطبيقات محليًا على الشبكة أو (ب) التفاعل مع نظام إيثريوم البيئي الحالي (نموذج المدخلات والمخرجات)، بما في ذلك كل من شبكة إيثريوم الرئيسية وسلاسلها الجانبية/L2s.

تعد مرونة L1 أمرًا أساسيًا هنا، حيث إنها تلبي احتياجات المشروعات الجديدة التي تبحث عن منصة أصلية تتمتع بقدرات FHE بينما تستوعب أيضًا التطبيقات الحالية التي تفضل البقاء في سلاسلها الحالية.

مجموعات التطبيقات / سلاسل التطبيقات: يمكن للتطبيقات تشغيل مجموعة التطبيقات أو سلسلة التطبيقات الخاصة بها أعلى مجموعات L1 التي تدعم FHE. ولتحقيق هذه الغاية، تعمل Zama على حزم التراكمي المتفائلة وZK FHE لـ fhEVM L1s لتوسيع نطاق الحلول التي تركز على الخصوصية.

مجموعة FHE على Ethereum: يمكن أن يؤدي إطلاق مجموعة FHE على Ethereum نفسها إلى تعزيز الخصوصية الأصلية على Ethereum بشكل كبير ولكنه يواجه العديد من التحديات التقنية:

1. تكاليف تخزين البيانات: بيانات النص المشفر FHE كبيرة جدًا (8 كيلو بايت + لكل منها)، حتى لو كان إدخال النص العادي صغيرًا. إن تخزين مثل هذه الكميات الكبيرة من البيانات على Ethereum لأغراض توفر البيانات (DA) سيكون مكلفًا للغاية من حيث رسوم الغاز.
2. مركزية التسلسل: تعد أجهزة التسلسل المركزية التي تطلب المعاملات وتتحكم في مفتاح FHE العالمي مشكلة رئيسية تتعلق بالخصوصية والأمان وتتحدى غرض fhEVM في المقام الأول. في حين أن MPC هو حل محتمل لإضفاء اللامركزية على التحكم في مفتاح FHE العالمي، فإن الحفاظ على شبكة من أطراف متعددة لإجراء العمليات الحسابية من شأنه أن يزيد من تكاليف التشغيل ويؤدي إلى أوجه قصور محتملة.
3. إنشاء ZKPs صالحة: يعد إنشاء ZKPs لعمليات FHE مهمة معقدة لا تزال قيد التطوير. في حين أن شركات مثل Sunscreen تحرز تقدمًا ، فقد يستغرق الأمر عدة سنوات قبل أن تصبح هذه التكنولوجيا جاهزة للاستخدام التجاري على نطاق واسع.
4. تكامل EVM: يجب دمج عمليات FHE في EVM كترجمات مسبقة ، مما يتطلب تصويتًا بالإجماع على ترقية على مستوى الشبكة تتضمن عدة أسئلة حول النفقات الحسابية والمخاوف الأمنية.
5. متطلبات أجهزة التحقق: سيحتاج مدققو Ethereum إلى ترقية أجهزتهم لتشغيل مكتبات FHE ، مما يثير المخاوف بشأن المركزية والتكاليف.

نتوقع أن تجد FHE مكانتها في البداية في بيئات منخفضة السيولة ومناطق محددة حيث تكون الخصوصية ذات أهمية قصوى. في نهاية المطاف، يمكن العثور على سيولة أعمق على FHE L1 مع زيادة الإنتاجية. على المدى الطويل، بمجرد حل المشكلات المذكورة أعلاه، قد نشهد تراكم FHE على Ethereum والذي يمكنه الاستفادة بسهولة أكبر من السيولة والمستخدمين من الشبكة الرئيسية. ويكمن التحدي الآن في العثور على حالة استخدام قاتلة لـ FHE، والحفاظ على الامتثال، وتقديم تكنولوجيا جاهزة للإنتاج إلى السوق.

في هذه الأثناء، يمكن لأي مطور يتطلع إلى الحصول على بعض المال من صيد المكافآت أن يخوض تحديات Fherma's FHE من خلال العديد من المكافآت المكونة من 4 أرقام المرتبطة به.

شكر وتقدير: شكرًا جزيلاً لجورجين أراكيلوف (مؤسس Yasha Labs/Fherma)، <a href="https://medium.com/@randhindi"> Rand Indian (مؤسس Zama)، <a href="https: //medium.com/@remi .gai">ريمي جاي (مؤسس Inco Network)، وهيروكي كوتابي (مدير الأبحاث في Inception Capital) لمساهماتهم في هذا المقال.

القراءة ذات الصلة:

بايييه، باسكال. "5 طرق يمكن لـ FHE من خلالها حل مشكلات خصوصية blockchain." مساعدة نت سيكيوريتي، 4 سبتمبر 2023، https://www.helpnetsecurity.com/2023/09/04/full-homomorphic-encryption-fhe/

وثائق شبكة إنكو، https://docs.inco.network/

ساماني، كايل. "فجر سلسلة FHE." ملتي كوين كابيتال، 26 سبتمبر 2023، https://multicoin.capital/2023/09/26/the-dawn-of-on-chain-fhe/

هندي، رند. "العقود الذكية الخاصة باستخدام التشفير المتماثل." زاما، 23 مايو 2023، https://www.zama.ai/post/private-smart-contracts-using-homomorphic-encryption

راماسوامي، أنيتا. "يمكن لتقنية التشفير المتخصصة هذه أن تحول الخصوصية في web3." تك كرانش، 18 يوليو 2022. https://techcrunch.com/2022/07/18/crypto-blockchain-web3-privacy-cryptography-ously-homomorphic-encryption-startup-sunscreen/

حديث مايكل دي فيجا في مؤتمر DeCompute، 2023. https://twitter.com/nillionnetwork/status/1710372206423756887?s=20

موضوع وي داي على FHE. https://twitter.com/_weidai/status/1707474764783354340?s=20

فيشر، إيفان وآخرون. "التشفير المتماثل بالكامل (FHE)." مشاريع البوابة. 10 يوليو 2023. https://portal.vc/fhe

سولومون، رافيتال. "كيف تقصر SNARKs عن FHE." كريم واقي من الشمس. 24 أغسطس 2023. https://blog.sunscreen.tech/snarks-shortcomings/

فودة، محمد. "ZKPs، FHE، MPC: إدارة الدولة الخاصة في Blockchains." تحالف. 22 ديسمبر 2023. https://medium.com/alliancedao/zkps-fhe-mpc-managing-private-state-in-blockchains-17cc3661007d

تنصل:

1. أعيد طبع هذه المقالة من [متوسطة]. جميع حقوق الطبع والنشر مملوكة للمؤلف الأصلي [مادس بيدرسن]. إذا كانت هناك اعتراضات على إعادة الطبع هذه، فيرجى الاتصال بفريق Gate Learn ، وسوف يتعاملون معها على الفور.
2. إخلاء المسؤولية: الآراء والآراء الواردة في هذه المقالة هي فقط آراء المؤلف ولا تشكل أي نصيحة استثمارية.
3. تتم ترجمة المقالة إلى لغات أخرى بواسطة فريق Gate Learn. ما لم يُذكر ذلك، يُحظر نسخ أو توزيع أو سرقة المقالات المترجمة.