jakiro
出典：Arkstream Capital
序文
過去には、暗号化技術は人間の文明の進歩に重要な役割を果たしており、情報セキュリティとプライバシー保護の分野でかけがえのない役割を果たしてきました。さまざまな分野でのデータ送信とストレージを強固な保護だけでなく、非対称の暗号化官民キーシステムとハッシュ関数も、2008年にナカモト島によって創造的に統合され、二重花の問題の解決策を設計しました。問題の作業メカニズムは、革新的なデジタル通貨であるビットコインの誕生を促進し、ブロックチェーン業界で新しい時代を開きました。
ブロックチェーン業界の継続的な進化と急速な発展に伴い、一連の最先端の暗号化技術が継続的に登場しており、その中でゼロの知識証明（ZKP）、マルチパーティコンピューティング（MPC）、および完全な同種暗号化（FHE）が最も目立つ。これらのテクノロジーは、ブロックチェーンの「不可能な三角形」問題を解決するためのロールアップソリューションと組み合わせたZKPや、ユーザーポータルの大規模なアプリケーションを促進する官民キーシステムと組み合わせたMPCなど、多くのシナリオで広く使用されています（大量採用） 。暗号化の聖なる聖杯の1つと考えられる完全な暗号化については、第三者が暗号化されていない数回で暗号化されたデータを計算して操作することにより、鎖で構成可能なプライバシーをもたらします複数のフィールドとシナリオ。
FHEの簡単な概要
FHE（完全な同種暗号化）に言及すると、まずその名前の背後にある意味を理解できます。まず第一に、彼は同種暗号化テクノロジーを表しており、その中心的な特徴は、計算と操作を暗号文で実行できることであり、これらの操作は、変換されたデータの数学的特性を変更せずに維持することができます。FHEの「F」は、この同型がまったく新しいレベルに達し、暗号化されたデータの無限の計算と操作が可能になることを意味します。
理解するために、暗号化アルゴリズムとして最も単純な線形関数を選択し、加算および乗算の同種の単一操作命令と組み合わせました。もちろん、実際のFHEは一連のより複雑な数学的アルゴリズムを使用しており、これらのアルゴリズムには非常に高いコンピューティングリソース（CPUとメモリ）が必要です。
FHEの数学的原則は深遠で複雑ですが、ここではあまり拡大しません。同音異常の分野では、FHEに加えて、いくつかの同種暗号化といくつかの同種暗号化の2つの形式があることに言及する価値があります。主な違いは、サポートされる操作の種類と許可された操作の数が異なることですが、暗号化されたデータの計算と操作を実装する可能性も提供します。ただし、コンテンツをシンプルに保つために、ここでは詳細に説明しません。
FHE業界では、多くの有名な企業が研究開発に関与していますが、MicrosoftとZamaは、優れたオープンソース製品（Code Library）で比類のない可用性と影響力を強調しています。開発者に安定した効率的なFHE実装を提供し、これらの貢献により、FHEテクノロジーの持続可能な開発と幅広い応用が大幅に促進されています。
Microsoft’s Seal：Microsoft Research Instituteによって慎重に作成されたFHEライブラリは、完全な同型暗号化をサポートするだけでなく、部分的な同型暗号化と互換性があります。SEALは、効率的なC ++インターフェイスを提供し、多数の最適化アルゴリズムとテクノロジーを統合することにより、コンピューティングのパフォーマンスと効率を大幅に向上させます。
Zama’s TFHE：高性能の完全な同型暗号化に焦点を当てたオープンソースライブラリです。TFHEは、C言語インターフェイスを通じてサービスを提供し、一連の高度な最適化テクノロジーとアルゴリズムを使用して、より速いコンピューティング速度とリソース消費量を削減します。
単純化されたアイデアによれば、FHEを経験する動作プロセスはほぼ次のとおりです。
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キーの生成：FHEライブラリ/フレームワークを使用して、パブリックキーとプライベートキーのペアを生成します。
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暗号化されたデータ：公開キーを使用して、FHE用に処理する必要があるデータを暗号化します。
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同音計算を実行する：FHEライブラリによって提供される同型計算関数を使用して、追加、乗算などの暗号化されたデータでさまざまな計算操作を実行します。
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復号化の結果：計算結果を表示する必要がある場合、正当なユーザーは秘密鍵を使用して計算結果を復号化します。
FHEの実践では、復号化キー（生成、循環、使用など）の管理スキームが特に重要です。暗号化されたデータの計算結果と操作結果は、特定のモーメントとシナリオで使用するために復号化する必要があるため、復号化キーは、元のデータと処理されたデータのセキュリティと整合性を確保するコアになります。復号化キーの管理に関して、このソリューションは実際に従来のキー管理と多くの類似点を持っていますが、FHEの特殊性を考えると、より厳格で細心の戦略を設計および採用することも可能です。
ブロックチェーンの場合、分散化、透明性、不変性により、しきい値マルチパーティセキュリティコンピューティングソリューション（TMPC）の導入は有望な選択です。このスキームにより、複数の参加者が復号化キーを共同で管理および制御できるようになり、プリセットのしきい値数（つまり、参加者の数）に到達した場合にのみ、データを正常に復号化できます。これにより、主要な管理のセキュリティが改善されるだけでなく、単一のノードが侵害されるリスクも軽減され、ブロックチェーン環境でのFHEの適用に対する強力な保証が提供されます。
ファンデーションFHEVMを置きます
最小限の侵入の観点から見ると、ブロックチェーンにFHEアプリケーションを実装する理想的な方法は、それを普遍的なスマートコントラクトコードベースにカプセル化して、軽さと柔軟性を確保することです。ただし、このソリューションは、Smart Contract Virtual MachineがFHEが必要とする複雑な数学操作と暗号化操作に関する特定の一連の命令を事前にサポートする必要があるという事実を前提としています。仮想マシンがこれらの要件を満たすことができない場合は、FHEアルゴリズムのニーズを満たすために仮想マシンのコアアーキテクチャでカスタマイズおよび変更する必要があり、それによりシームレスな統合を実現します。
広く採用された長期検証仮想マシンとして、EVMは自然にFHEを実装するための最初の選択肢になります。しかし、この分野には実務家はほとんどいません。その中で、私たちは再びオープンソースのtfhe Zamaに気づきました。Zamaは基本的なTFHEライブラリを提供するだけでなく、2つの重要なオープンソース製品を発売することがわかります。人工知能とブロックチェーンの分野にFHEテクノロジーを適用することに焦点を当てたテクノロジー企業としてのコンクリートMLとFHEVMです。コンクリートMLは、機械学習プライバシーコンピューティングに焦点を当てています。コンクリートMLを通じて、データサイエンティストとMLの実践者は、プライバシーを保護しながら、機密データに関する機械学習モデルを訓練および推測し、プライバシーの漏れを心配することなくデータリソースを最大限に活用できます。別の製品であるFHEVMは、プライバシーコンピューティングを実装するための堅実さをサポートする完全に準同型のEVMです。FHEVMを使用すると、開発者は、イーサリアムスマートコントラクトで完全に適切な暗号化テクノロジーを使用して、プライバシー保護と安全なコンピューティングを実現できます。
FHEVMの情報を読むことで、FHEVMのコア機能は次のとおりです。
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FHEVM：非EVMバイトコードレベルで、インライン関数の形式では、ZamaオープンソースFHEライブラリの異なる状態で複数の事前縮小契約を統合することにより、操作サポートが提供されます。さらに、特定のEVMメモリとストレージエリアは、FHEのciphertextを保存、読み取り、書き込み、検証するために特別に作成されています。
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分散したしきい値プロトコルに基づく復号化メカニズム：複数のユーザーと複数の契約とストアの暗号化キー間の暗号化されたデータをチェーン上の暗号化キーと、複数の検証装置間のしきい値を使用した複数のパーティセキュリティコンピューティングソリューションを混合するグローバルFHEキーをサポートします。キー;
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開発者が使用するためのしきい値を下げる堅実性契約ライブラリ：FHEの暗号化されたデータ型、操作タイプ、復号化された呼び出し、暗号化された出力。
ZamaのFHEVMは、ブロックチェーンアプリケーションのFHEテクノロジーの確固たる出発点を提供しますが、Zamaは主に技術開発に焦点を当てており、そのソリューションはより技術的であり、エンジニアリングの実装と商業アプリケーションについてはほとんど考えられていません。したがって、FHEVMは、技術的なしきい値やパフォーマンスの最適化の問題を含むがこれらに限定されない、実際のアプリケーションへの昇進において、さまざまな予想外の課題に遭遇する可能性があります。
生態系の構築fhe-rollups
単純なFHEVM自体は、プロジェクトや完全なエコシステムだけを形成することはできません。これは、Ethereumエコシステムの多様なクライアントの1つに似ています。Stand-Aloneプロジェクトになるには、FHEVMはパブリックチェーンレベルのアーキテクチャに依存するか、Layer2/Layer3ソリューションを採用する必要があります。FHEパブリックチェーンの開発方向は、分散型バリデーターノード間のFHEコンピューティングリソースの冗長性と無駄を減らす方法を必然的に解決するためです。それどころか、パブリックチェーン実行レイヤー自体として存在するlayer2/layer3スキームは、コンピューティング作業をいくつかのノードに割り当てることができ、オーバーヘッドの計算の大きさを大幅に削減します。このため、フェニックスは先駆者として、FHEVMとロールアップテクノロジーの組み合わせを積極的に調査し、高度なFHE-Rolups-Type Layer2ソリューションを構築することを提案しています。
ZKロールアップテクノロジーには複雑なZKPメカニズムが含まれ、検証に必要な証明を生成するために膨大なコンピューティングリソースが必要であり、FHE自体全体の特性を組み合わせて、FHE-RollupsベースのFHE-Rollupsソリューションを直接実装することは多くの課題に直面することを考慮してください。したがって、現在の段階では、ZKロールアップと比較して、FHENIXのテクノロジー選択として、楽観的なロールアップソリューションを採用する方がより実用的で効率的です。
FHENIXのテクノロジースタックには、主に次の重要なコンポーネントが含まれています。したがって、WebAssemblyで詐欺を実行できるArbitrumの詐欺Proverのバリアントを使用できます。コアライブラリFHEOSは、FHEロジックをスマートコントラクトに統合するために必要なすべての機能を提供します。しきい値サービスネットワーク（TSN）は、密かに共有されたネットワークキーをホストし、特定のアルゴリズムの秘密共有テクノロジーを使用して複数のコピーに分割し、必要に応じてデータの復号化などのタスクを担当します。
上記のテクノロジースタックに基づいて、Fhenixは最初の公開バージョンであるFhenix Frontierをリリースしました。これは多くの制限と不足している機能を備えた初期バージョンですが、スマートコントラクトコードベース、ソリビティAPI、契約開発ツールチェーン（Hardhat/Remixなど）、フロントエンドインタラクティブJavaScriptライブラリなどを使用するための指示が提供されています。これに関心のある開発者と生態学的プロジェクトは、探索する公式文書を参照できます。
Chain-AngosticのCoprocessors
FHE-Rollupsに基づいて、FHENIXはリレーモジュールを巧みに導入し、さまざまな公共チェーン、L2およびL3ネットワークに力を与え、FHE機能を使用してFHE機能を使用できるようにしました。これは、元のホストチェーンがFHEをサポートしていなくても、FHEの強力な機能を間接的に享受できることを意味します。ただし、FHE-Rollupsの証明チャレンジ期間は通常7日間であるため、これによりFHEの広範な使用がある程度制限されます。この課題を克服するために、FhenixはEigenlayerと協力して、FHE Coprocessorsのサービスを、Eigenlayerの再構築メカニズムを通じてより速く、より便利なチャネルを提供し、FHEコポロセッサー全体の効率と柔軟性を大幅に改善しました。
コプロセッサの使用プロセスはシンプルで明確です。
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アプリケーション契約は、ホストチェーンでコプロセッサを呼び出して、暗号化計算操作を実行する
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リレー契約キューリクエスト
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リレーノードはリレー契約に耳を傾け、コールを専用のFHENIXロールアップに転送します
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FHEロールアップは、FHE計算操作を実行します
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しきい値ネットワーク復号化出力
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リレーノードは結果と楽観的な証拠を契約に返します
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契約は楽観的な証明を検証し、結果を発信者に送信します
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申請契約は、コール結果に従って契約の実行を継続します
FHENIX参加ガイド
開発者の場合、FHENIXのドキュメンタリーを掘り下げ、これらのドキュメントに基づいて独自のFHEタイプのアプリケーションを開発して、実際のアプリケーションでの可能性を調査できます。
あなたがユーザーである場合、FHENIXのFHEロールアップから提供されたDAPPを体験して、FHEが提起したデータセキュリティとプライバシー保護を体験しようとすることもできます。
あなたが研究者である場合、研究分野でより価値のある貢献をするために、FHENIXのデータと文書を注意深く読むことを強くお勧めします。
FHEに最適なアプリケーションシナリオ
FHEテクノロジーは、特にフルチェーンゲーム、Defi、およびAIの分野で、幅広いアプリケーションの見通しを示しています。
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プライバシー保護を備えたフルチェーンゲーム：FHEテクノロジーは、ゲーム経済における金融取引とプレーヤー運用の強力な暗号化保証を提供し、リアルタイムの操作を効果的に防止し、ゲームの公平性と公平性を確保します。同時に、FHEはプレイヤーの活動を匿名化することもでき、プレーヤーの金融資産と個人情報の漏れのリスクを大幅に削減し、それにより、あらゆる面でのプレーヤーのプライバシーとセキュリティを保護します。
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Defi/MEV：Defi活動の激しい発展により、多くのDefi作戦が暗い森でのMEV攻撃の標的となっています。この課題を解決するために、FHEは、ビジネスロジックコンピューティング処理を確保しながら、ポジションの数、クリアリングライン、取引スリッページなど、漏れたくないDefiの敏感なデータを効果的に保護できます。FHEを適用することにより、オンチェーン障害の健康を大幅に改善することができ、それによりMEVの有害な挙動の頻度を大幅に減らします。
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AI：AIモデルのトレーニングは、個々のデータでのトレーニングに関しては、個々の敏感なデータの安全性が保証されます。この目的のために、FHEテクノロジーは、AIモデルが個々のプライベートデータをトレーニングする理想的なソリューションになりました。これにより、AIは暗号化されたデータを処理できるようにし、個人の機密情報を明らかにすることなくトレーニングプロセスを完了することができます。
FHEのコミュニティ認識
テクノロジーの開発は、ハードコアの特性だけでは達成できません。技術の成熟度と継続的な進歩を達成するためには、継続的かつ完全な学術研究開発と積極的なコミュニティの強さに依存する必要があります。この点で、FHEは暗号通貨コミュニティの聖杯になり、その可能性と価値は長い間広く認識されてきました。2020年、Vitalik Buterinは、記事「完全な準同型暗号化の探索」で高度に認識され、サポートされていました。最近、彼はソーシャルメディアで再び話し、間違いなくこの立場を再び強化し、FHEテクノロジーの開発のためのより多くのリソースと強さを求めています。それに対応して、新しいプロジェクトの継続的な出現、非営利の研究および教育機関、および市場資金の継続的な注入はすべて、技術的な爆発がやろうとしていることを示しているようです。
潜在的な初期生態学
Core Basic Technology Service Company Zamaと非常に期待されているFHENIXに加えて、FHEエコシステムの開発の初期段階では、私たちの詳細な理解と注意に値する一連の同様に優れたプロジェクトもあります。
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日焼け止め：自己開発の研究開発を通じて構築されたFHEコンパイラは、従来のプログラミング言語でのFHE変換、ciphertext分散ストレージに対応する設計をサポートし、最後にSDKの形式でWeb3アプリケーションの機能を出力します。
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マインドネットワーク：Eigenlayerの再構築メカニズムを組み合わせてAIおよびDepinネットワークのセキュリティを拡張するFHEネットワーク
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PADO LABS：ZKPとFHEを統合して構築する分散型コンピューティングネットワークを起動します
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** Arcium：** SolanaのプライバシープロトコルElusivは最近、FHEを組み合わせた並列機密コンピューティングネットワークに変換しました
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INCOネットワーク：ZamaのFHEVMに基づいたLayer1は、FHEのコンピューティングコストと効率の最適化に焦点を当て、完全なエコシステムを開発します。
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扱い：Shiba TeamとZamaが共同で作成したFHE Layer3は、Shibaエコシステムの拡張に取り組んでいます。
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OCTRA：OCAML、AST、ReasonML、およびC ++開発に基づいた孤立した実行環境をサポートするFHEネットワーク
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Basedai：FHE機能をLLMモデルに導入する分散ネットワークをサポートします
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エンシファー：前者はバナナクであり、現在はRize Labsに改名されており、FHEの周りでFHEMLをやっています
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PRIVASEA：Nulinkのコアチームによって作成されたFHEネットワークは、ZamaのコンクリートMLフレームワークを採用しており、AIフィールドのML推論プロセスでデータプライバシー保護を達成することを目指しています。
非営利の研究および教育機関には、fhe.orgとfhe onchainを強くお勧めします。これは、生態系全体で学術研究と教育的人気に貴重なリソースを提供します。
スペースが限られているため、エコシステムのすべての優れたプロジェクトを1つずつリストすることに失敗しました。しかし、このエコシステムには無制限の可能性と機会が含まれていると考えてください。
要約します
私たちはFHEテクノロジーの見通しについて楽観的であり、FHENIXプロジェクトに高い期待を持っています。FHENIXメインネットワークがリリースされ、正式に発売されると、FHEテクノロジーにより、さまざまな分野のアプリケーションが改善されると予想されます。私たちは、この未来が革新と活力に満ちていることが手の届くところにあると固く信じています。
参照
https://zama.ai/
https://github.com/microsoft/seal
https://www.fhenix.io/
https://mindnetwork.xyz/
https://www.inco.org/
https://x.com/treatsforshib
https://docs.octra.org/
https://x.com/encifherio
https://www.getBased.ai/
https://www.privasea.ai/
https://x.com/fhe_org
https://x.com/fheonchain
https://vitalik.eth.limo/general/2020/07/20/homomorphic.html
https://x.com/messaricrypto/status/1720134959875457352
https://foresightnews.pro/article/detail/59947
