FHE技術發展現狀及應用前景

密碼學技術在人類文明進程中扮演着重要角色,特別是在信息安全和隱私保護領域。近年來,隨着區塊鏈技術的發展,零知識證明、多方計算和全同態加密等前沿密碼學技術不斷湧現。其中,全同態加密(FHE)作爲加密學的"聖杯",允許在不解密的情況下對加密數據進行任意計算,爲隱私計算帶來了新的可能。

FHE概述

全同態加密的核心特性是允許對密文進行計算和操作,這些操作可以直接映射到明文上。與部分同態加密和有些同態加密相比,FHE支持無限次的計算和操作。目前,微軟的SEAL和Zama的TFHE是兩個較爲成熟的開源FHE庫。

FHE的基本操作流程包括:生成密鑰對、加密數據、進行同態計算、解密結果。其中,解密密鑰的管理至關重要,可以考慮採用閾值多方安全計算方案來提高安全性。

區塊鏈上的FHE應用

爲了在區塊鏈上應用FHE,需要對智能合約虛擬機進行改造以支持FHE所需的指令集。Zama公司開發的fhEVM是一個支持Solidity實現隱私計算的全同態EVM。fhEVM提供了FHE操作支持、基於分布式閾值協議的解密機制,以及降低開發門檻的Solidity合約庫。

FHE-Rollups解決方案

單獨的fhEVM難以構成完整的生態系統,因此有項目探索將fhEVM與Rollup技術結合,構建FHE-Rollups型Layer2方案。Fhenix作爲先行者,採用Optimistic Rollups技術,結合了Arbitrum Nitro的欺詐證明機制、fheOS核心庫和閾值服務網路等組件。

跨鏈FHE方案

Fhenix還引入了Relay模塊,使得各類公鏈和Layer2網路都能接入FHE功能。結合EigenLayer的Restaking機制,FHE Coprocessors可以爲不同鏈提供更便捷的FHE服務。

FHE應用場景

FHE技術在全鏈遊戲、DeFi和AI等領域都有廣闊的應用空間:

• 全鏈遊戲:保護玩家隱私,防止實時操縱
• DeFi:保護敏感數據,降低MEV風險
• AI:實現隱私保護下的模型訓練

FHE生態發展

除Zama和Fhenix外,FHE生態中還有一些值得關注的項目:

• Sunscreen:自研FHE編譯器
• Mind Network:結合EigenLayer的AI和DePIN網路
• PADO Labs:融合ZKP和FHE的去中心化計算網路
• Arcium:並行機密計算網路
• Inco Network:基於fhEVM的Layer1
• Treat:Shiba生態的FHE Layer3
• octra:支持隔離執行環境的FHE網路
• BasedAI:爲LLM引入FHE功能的網路
• Encifher:專注FHEML的項目
• Privasea:面向AI領域的FHE網路

FHE.org和FHE Onchain等非營利組織也爲FHE的研究和教育做出了貢獻。

隨着FHE技術的不斷成熟和生態的持續完善,我們相信FHE將爲區塊鏈和AI等領域帶來更多創新應用。