Sıfır bilgi kanıtları (ZKP), web3'te ölçeklenebilirliği ve gizliliği geliştirmek için açıkça faydalıdır, ancak şifrelenmemiş verileri işlemek için üçüncü taraflara güvenilmesi nedeniyle engellenmektedir.

Tamamen Homomorfik Şifreleme (FHE), üçüncü taraf güven gereksinimleri olmadan eşzamanlı paylaşıma ve ayrı özel duruma olanak tanıyan bir atılım getiriyor.

FHE, doğrudan şifrelenmiş veriler üzerinde hesaplamalar gerçekleştirerek, küresel durum bilgilerinin hiçbir zaman sızdırılmadığı karanlık havuz AMM'leri ve özel borç verme havuzları gibi uygulamaları mümkün kılar.

Avantajları arasında şifrelenmiş veriler üzerinde güvenilir olmayan işlemler ve izinsiz zincir içi durum geçişleri yer alır; zorluklar ise hesaplama gecikmesi ve bütünlük etrafında yoğunlaşır.

Ortaya çıkan FHE kripto para birimi alanındaki büyük oyuncular, özel akıllı sözleşmeler geliştirmeye ve ölçeklendirme için özel donanım hızlandırmaya odaklanıyor.

Gelecekteki FHE kripto mimarisi, FHE toplamalarını doğrudan Ethereum'a entegre etme potansiyelini içerir.

“Ethereum ekosisteminde kalan en büyük zorluklardan biri gizliliktir (…) Ethereum uygulamalarının tamamını kullanmak, hayatınızın büyük bir bölümünü herkesin görmesi ve analiz etmesi için halka açık hale getirmeyi içerir.” — Vitalik

Sıfır bilgi kanıtları (ZKP'ler), en azından geçtiğimiz yıl boyunca kriptografi topluluğunun gözdesi olmuştur, ancak bunların da sınırlamaları vardır. Bunlar gizlilik, bilgi sızdırmadan bilgi birikimini kanıtlama ve özellikle zk toplamalarında ölçeklenebilirlik açısından değerlidir, ancak şu anda en azından bazı önemli sınırlamalarla karşı karşıyadırlar:

(1) Gizli bilgiler genellikle güvenilir bir üçüncü taraf tarafından zincir dışı olarak depolanır ve hesaplanır, bu da bu zincir dışı verilere erişmesi gereken diğer uygulamaların izinsiz bir şekilde birleştirilebilirliğini sınırlar. Bu tür sunucu tarafı kanıtı, web2 bulut bilişim gibi sistemlere benzer.

(2) Durum geçişleri açık metin olarak yapılmalıdır; bu, kullanıcıların şifrelenmemiş veriler konusunda üçüncü taraf doğrulayıcılara güvenmesi gerektiği anlamına gelir.

(3) ZKP, yerel özel devlet hakkında kanıt üretmek amacıyla paylaşılan özel devlet bilgisi gerektiren uygulamalar için uygun değildir.

Bununla birlikte, herhangi bir çok kişili kullanım durumu (örneğin, karanlık havuz AMM, özel borç verme havuzu), zincir üzerinde paylaşılan özel durum gerektirir; bu, ZK kullanmanın, paylaşılan özel durumu uygulamak için bir tür merkezi/zincir dışı koordinatör gerektirdiği anlamına gelir, bu da onu hantal hale getirir. ve güven varsayımlarını tanıtın.

Tamamen homomorfik şifrelemeye girin

Tamamen Homomorfik Şifreleme (FHE), önceden şifre çözülmeden veriler üzerinde hesaplamaların yapılmasına olanak tanıyan bir şifreleme şemasıdır. Kullanıcıların düz metni şifreli metne şifrelemesine ve şifreyi çözmeden işlemesi için üçüncü bir tarafa göndermesine olanak tanır.

Bu ne anlama geliyor? Uçtan uca şifreleme. FHE özel durumun paylaşılmasına izin verir.

Örneğin, bir AMM'de merkezi olmayan bir piyasa yapıcı hesabı her işlemle etkileşime girer ancak herhangi bir bireysel kullanıcıya ait değildir. Birisi Token A'yı Token B ile değiştirdiğinde, değişim ayrıntılarının geçerli kanıtını oluşturmak için paylaşılan piyasa yapıcı hesabındaki her iki tokenin mevcut miktarlarını bilmelidir. Ancak eğer küresel durum bir ZKP planı aracılığıyla gizleniyorsa, bu kanıtın üretilmesi artık mümkün değildir. Bunun aksine, eğer küresel durum bilgileri kamuya açıksa, diğer kullanıcılar bireysel değişimlerle ilgili ayrıntılara ulaşabiliyor.

FHE kullanılarak, verilerin şifrelenmesiyle hesaplamalı olarak kanıtlanabildiğinden, paylaşılan durumu ve kişisel durumu gizlemek teorik olarak mümkündür.

FHE'ye ek olarak, Kutsal Kase gizliliğine ulaşmak için bir diğer önemli teknoloji, özel girdiler üzerinde hesaplama yapma ve girdilerin gizliliğini korurken yalnızca bu hesaplamaların sonuçlarını açığa çıkarma sorununu çözen çok partili hesaplamadır (MPC). Ancak bunu başka bir tartışmaya bırakıyoruz. Buradaki odak noktamız FHE'dir; artıları ve eksileri, mevcut pazarı ve kullanım durumları.

FHE'nin hala gelişiminin ilk aşamalarında olduğunu ve bunun FHE ile ZKP veya FHE ile MPC arasındaki kabilecilik meselesi olmadığını, daha ziyade mevcut teknolojiyle birleştirildiğinde kilidi açılan ek yeteneklerin ortaya çıktığını belirtmekte fayda var. Örneğin, gizlilik odaklı bir blockchain, gizli akıllı sözleşmeleri etkinleştirmek için FHE'yi kullanabilir, şifre çözme anahtarlarının parçalarını doğrulayıcılar arasında dağıtmak için MPC'yi kullanabilir ve FHE hesaplamalarının bütünlüğünü doğrulamak için ZKP'yi kullanabilir.

FHE'nin hâlâ gelişiminin ilk aşamalarında olduğunu ve bunun FHE'ye karşı ZKP veya FHE'ye MPC arasındaki kabilecilik meselesi olmadığını, daha ziyade mevcut teknolojiyle birleştirildiğinde kilidi açılan ek yetenekler meselesi olduğunu belirtmekte fayda var. Örneğin, gizlilik odaklı bir blockchain, gizli akıllı sözleşmeleri etkinleştirmek için FHE'yi kullanabilir, şifre çözme anahtarlarının parçalarını doğrulayıcılar arasında dağıtmak için MPC'yi kullanabilir ve FHE hesaplamalarının bütünlüğünü doğrulamak için ZKP'yi kullanabilir.

lehte ve aleyhte olanlar

Bu noktada: FHE'nin faydaları şunlardır:

1. Üçüncü taraf güvenine gerek yoktur. Veriler güvenilmeyen bir ortamda güvenli ve gizli kalabilir.

2. Paylaşılan özel durum aracılığıyla şekillendirilebilirlik.

3. Veri gizliliğini korurken veri kullanılabilirliği.

4. (halka) LWE'nin kuantum direnci.

5. Şifrelenmiş veriler üzerinde izinsiz zincir içi durum geçişleri gerçekleştirme yeteneği.

6. Intel SGX gibi yan kanal saldırılarına karşı savunmasız donanıma ve merkezi tedarik zincirlerine gerek yok.

7. Tamamen homomorfik bir EVM (fhEVM) bağlamında, tekrarlanan matematiksel çarpma işlemlerini (örneğin, çok skaler çarpma) yapmayı veya alışılmadık ZK araçlarını kullanmayı öğrenmeye gerek yoktur.

Dezavantajları şunları içerir:

Gizleniyor. Hesaplama açısından yoğun olmak, çoğu planın şu anda hesaplama açısından yoğun uygulamalar için ticari olarak uygun olmadığı anlamına gelir. Donanım hızlandırmanın aktif olarak geliştirilme aşamasında olduğu göz önüne alındığında bunun kısa vadeli bir darboğaz olduğunu ve şu anda Zama'nın fhEVM'sinin ayda ~2000 ABD doları donanımla ~2 TPS elde edebildiğini belirtmekte fayda var.

Doğruluk sorunları. FHE şemaları, geçersiz veya bozuk şifreli metinleri önlemek için gürültü yönetimi gerektirir. Ancak TFHE, yaklaşıklaştırma gerektirmediği için daha doğrudur (bazı işlemler için CKKS'den farklı olarak).

Erken. Web3 alanında başlatılan çok az sayıda üretime hazır FHE projesi var, bu da çok sayıda savaş testinin gerekli olduğu anlamına geliyor.

Piyasa bakış

Mevcut FHE x Kripto Para Birimi Ortamı

vurgu

Zama, kriptografik ve kriptografik olmayan kullanım durumları için bir dizi açık kaynaklı FHE aracı sağlar. FhEVM kütüphanesi, özel akıllı sözleşmeleri destekleyerek zincir üzerinde gizlilik ve şekillendirilebilirlik sağlar.

Fhenix, uçtan uca şifreleme toplamayı uygulamak için Zama'nın fhEVM kitaplığından yararlanıyor. Amaçları, mevcut sözleşmelerde minimum değişiklik yaparak FHE'yi herhangi bir EVM akıllı sözleşmesine entegre etme sürecini basitleştirmektir. Kurucu ekip, Secret Network'ün kurucusu ve Intel'deki FHE bizdev'in eski başkanından oluşuyor. Fhenix yakın zamanda tohum finansmanı için 7 milyon dolar topladı.

Inco Network, FHE tarafından desteklenen ve EVM ile uyumlu bir L1'dir. Zama'nın fhEVM şifreleme teknolojisinin entegre edilmesiyle, şifrelenmiş verilerin hesaplanması akıllı sözleşmeye dahil edilir. Kurucu Remi Gai, Parallel Finance'in kurucu üyelerinden biriydi ve bu vizyonu gerçekleştirmek için birçok Cosmos mühendisiyle çalıştı.

donanım. Bazı varlıklar gecikme sorunlarını çözmek için donanım hızlandırma geliştiriyor. Özellikle Intel, Cornami, Fabric, Optaanaliz, KU Leuven, Niobium, Chain Reaction ve bazı ZK ASIC/FPGA ekipleri. Kalkınmadaki bu artış, DARPA'nın yaklaşık üç yıl önce ASIC tabanlı FHE hızlandırma hibesini vermesiyle teşvik edildi. Bununla birlikte, GPU'ların 20'den fazla TPS'ye ulaşabildiği bazı blockchain uygulamaları için bu özel donanım hızlandırması gerekli olmayabilir. FHE ASIC, doğrulayıcı işletme maliyetlerini önemli ölçüde azaltırken performansı 100'den fazla TPS'ye çıkarabilir.

Dikkate Değer Anma. Google, Intel ve OpenFHE'nin tümü, FHE'nin genel gelişimine, şifreleme alanında daha az düzeyde olmak üzere önemli katkılarda bulundu.

Örnek

Temel avantaj, paylaşılan özel devlet ve bireysel özel devletin gerçekleştirilmesidir. Bu ne anlama geliyor?

Özel akıllı sözleşmeler: Geleneksel blockchain mimarisi, kullanıcı verilerini web3 uygulamalarına sunar. Her kullanıcının varlıkları ve işlemleri diğer tüm kullanıcılar tarafından görülebilir. Bu, güven ve denetlenebilirlik açısından harikadır, ancak aynı zamanda kurumsal benimsemenin önünde de büyük bir engeldir. Pek çok şirket bu bilgiyi kamuya açıklama konusunda isteksiz ya da basitçe bunu reddediyor. FHE bunu değiştirir.

FHE, uçtan uca şifrelenmiş işlemlerin yanı sıra şifrelenmiş bellek havuzlarını, şifrelenmiş blokları ve gizli durum geçişlerini de destekler.

Bu, çeşitli yeni kullanım durumlarının kilidini açar:

DeFi: Karanlık havuzlar, şifrelenmiş bellek havuzları, izlenemeyen cüzdanlar ve gizli ödemeler (zincir içi kuruluşların çalışan maaşları gibi) yoluyla kötü amaçlı MEV'yi ortadan kaldırır.

Oyun: Gizli ittifaklar, kaynak gizleme, imha, casusluk, blöf vb. gibi çeşitli yeni oyun mekaniklerini destekleyen bir kripto devleti çok oyunculu strateji oyunu.

DAO: özel oylama.

DID: Kredi puanlarını ve zincirdeki diğer tanımlayıcıları şifrelemek.

Veri: Uyumlu zincir üstü veri yönetimi.

Peki FHE şifreleme mimarisinin geleceği nasıl görünüyor?

Üzerinde durmamız gereken üç temel bileşen var:

Katman 1: Bu katman, geliştiricilerin (a) uygulamaları ağ üzerinde yerel olarak başlatması veya (b) Ethereum ana ağı ve onun L2'leri/yan zincirleri dahil olmak üzere mevcut Ethereum ekosistemi (girdi-çıkış modeli) ile arayüz oluşturması için temel oluşturur.

FHE yeteneklerine sahip yerel bir platform arayan yeni projelere hitap ettiği ve aynı zamanda mevcut zincirde kalmayı tercih eden mevcut uygulamaları da barındırdığı için L1'in esnekliği burada çok önemlidir.

Toplama/Uygulama Zinciri: Uygulamalar, bu FHE özellikli L1'lerin üzerinde kendi toplama veya uygulama zincirlerini başlatabilir. Bu amaçla Zama, gizlilik odaklı çözümleri ölçeklendirmek için fhEVM L1'in iyimser yığını ve ZK FHE toplama yığını üzerinde çalışıyor .

Ethereum'da FHE Toplama: Ethereum'da FHE Toplamasını başlatmak, Ethereum'daki yerel gizliliği önemli ölçüde artırabilir, ancak bazı teknik zorluklarla karşı karşıyadır:

Veri depolama maliyeti: Düz metin girişleri küçük olsa da, FHE şifreli metin verileri oldukça büyüktür (her biri 8+ kb). Veri kullanılabilirliği (DA) amacıyla bu kadar büyük miktarda verinin Ethereum'da saklanması, gas ücretleri açısından çok pahalı olacaktır.

Sıralayıcının Merkezileştirilmesi: İşlemleri düzenleyen ve küresel FHE anahtarlarını kontrol eden merkezi bir sıralayıcı, büyük bir gizlilik ve güvenlik sorunudur ve her şeyden önce fhEVM'nin amacını boşa çıkarır. MPC, küresel FHE anahtarlarının merkezi olmayan kontrolü için potansiyel bir çözüm olsa da, hesaplamaları gerçekleştirmek için çok taraflı bir ağın sürdürülmesi, operasyonel maliyetleri artırır ve potansiyel verimsizliklere yol açar.

Sıralayıcının Merkezileştirilmesi: İşlemleri düzenleyen ve küresel FHE anahtarlarını kontrol eden merkezi bir sıralayıcı, büyük bir gizlilik ve güvenlik sorunudur ve ilk etapta fhEVM'nin amacını boşa çıkarır. MPC, küresel FHE anahtarlarının merkezi olmayan kontrolü için potansiyel bir çözüm olsa da, hesaplamaları gerçekleştirmek için çok taraflı bir ağın sürdürülmesi, operasyonel maliyetleri artırır ve potansiyel verimsizliklere yol açar.

Geçerli ZKP'nin oluşturulması: FHE operasyonları için ZKP'nin oluşturulması, halen geliştirilme aşamasında olan karmaşık bir görevdir. Sunscreen gibi şirketler ilerleme kaydederken, bu teknolojinin ticari kullanıma geniş çapta ulaşması birkaç yıl alabilir.

EVM Entegrasyonu: FHE işlemlerinin EVM'ye ön derleme olarak dahil edilmesi gerekir; bu nedenle, hesaplama yükü ve güvenlik kaygılarını içeren birçok sorunu içeren ağ çapında bir yükseltme konusunda fikir birliği oyu gerektirir.

Doğrulayıcı donanım gereksinimleri: Ethereum doğrulayıcıları, FHE kitaplığını çalıştırmak için yükseltilmiş donanıma ihtiyaç duyar, bu da merkezileştirme ve maliyetle ilgili endişeleri artırır.

FHE'nin başlangıçta daha az mobil ortamlarda ve gizliliğin kritik olduğu belirli alanlarda kendine yer bulacağını öngörüyoruz. Sonuç olarak, verim arttıkça FHE L1'de daha derin likidite mevcut olabilir. Uzun vadede, yukarıdaki sorunlar çözüldüğünde, Ethereum'da ana ağ likiditesinden ve kullanıcılardan daha sorunsuz bir şekilde yararlanabilecek bir FHE toparlanması görebiliriz. Şimdiki zorluk, FHE için mükemmel kullanım senaryosunu bulmak, uyumluluğu sürdürmek ve üretime hazır teknolojiyi pazara sunmaktır.

Bu arada, ellerini kirletmek veya ödül avcılığı yoluyla para kazanmak isteyen herhangi bir geliştirici, Fherma'nın FHE zorluklarını deneyebilir ve birkaç 4 rakamlı ödül kazanabilir.