全同态加密技术的发展与应用前景

密码学技术一直在人类文明进步中发挥着关键作用,尤其是在信息安全和隐私保护领域。它不仅为数据传输和存储提供了保护,其非对称加密和哈希函数还被中本聪创造性地应用,设计出了比特币的工作量证明机制,开启了区块链时代。

随着区块链技术的发展,零知识证明、多方计算和全同态加密等前沿密码学技术不断涌现。其中全同态加密(FHE)尤为引人注目,它允许在不解密的情况下对加密数据进行任意计算,为隐私计算带来了新的可能。

FHE简介

FHE是同态加密技术的一种,允许对密文进行计算,且计算结果可以直接映射到明文。相比部分同态加密,FHE支持无限次的计算和操作。

尽管FHE的数学原理复杂,但其使用流程相对简单:生成密钥对、加密数据、进行同态计算、解密结果。在实践中,解密密钥的管理至关重要。

区块链上的FHE实现

要在区块链上实现FHE,理想方式是将其封装为智能合约库。这需要虚拟机支持FHE所需的特定指令集。基于广泛使用的EVM,Zama公司开发了支持Solidity实现隐私计算的fhEVM。

fhEVM的核心特性包括:

• 通过预编译合约提供FHE操作支持
• 基于分布式阈值协议的解密机制
• 降低开发门槛的Solidity合约库

FHE-Rollups解决方案

为构建完整生态,Fhenix探索将fhEVM与Rollup技术结合,提出FHE-Rollups型Layer2方案。考虑到实现难度,Fhenix选择了基于Optimistic Rollups的技术路线。

Fhenix的技术栈包括:

• Arbitrum Nitro's fraud prover的变种
• 核心库fheOS
• 阈值服务网络(TSN)

Fhenix还引入了Relay模块,使各类区块链网络能接入FHE Coprocessors使用FHE功能。

FHE的应用前景

FHE技术在多个领域展现出广阔前景:

• 隐私保护的全链游戏
• DeFi/MEV防护
• AI模型训练时的隐私保护

FHE生态发展

除Zama和Fhenix外,FHE生态中还有一系列值得关注的项目:

• Sunscreen: 自研FHE编译器
• Mind Network: 结合EigenLayer的FHE网络
• PADO Labs: 融合ZKP和FHE的zkFHE
• Arcium: 并行机密计算网络
• Inco Network: 优化FHE计算效率的Layer1
• Treat: Shiba生态的FHE Layer3
• octra: 支持隔离执行环境的FHE网络
• BasedAI: 为LLM引入FHE功能的网络
• Encifher: 致力于FHEML的项目
• Privasea: 面向AI领域ML推理的FHE网络

FHE技术正在快速发展,未来有望在多个领域发挥重要作用,为区块链带来新的可能性。