encriptación completamente homomórfica(FHE)el desarrollo y la aplicación
El concepto de encriptación completamente homomórfica ( FHE ) se puede remontar a la década de 1970, pero durante mucho tiempo ha sido difícil de realizar. La idea central de FHE es realizar cálculos sobre datos encriptados sin necesidad de desencriptarlos previamente. Al principio, solo se podían realizar operaciones simples de suma, resta, multiplicación y división sobre datos encriptados, lo que se conoce como cifrado homomórfico parcial. En 2009, Craig Gentry logró un importante avance, demostrando la posibilidad de realizar cálculos arbitrarios sobre datos encriptados, lo que impulsó el desarrollo de FHE.
FHE es una tecnología de encriptación avanzada que permite realizar cálculos directamente sobre datos encriptados sin necesidad de desencriptarlos. Esto significa que se pueden operar sobre el texto cifrado y generar resultados encriptados, y el resultado desencriptado será el mismo que el resultado de realizar la misma operación sobre el texto plano original.
Las características clave de FHE incluyen:
Homomorfismo: la suma o multiplicación de los cifrados es equivalente a realizar la misma operación sobre los textos en claro.
Gestión del ruido: La encriptación FHE introduce ruido para garantizar la seguridad, pero el ruido aumenta después de cada operación. Controlar y minimizar el ruido es crucial para asegurar la precisión de los cálculos.
Operaciones infinitas: A diferencia de la encriptación parcialmente homomórfica (PHE) y de un tipo de encriptación homomórfica (SHE), la encriptación completamente homomórfica FHE soporta un número infinito de operaciones de suma y multiplicación, permitiendo realizar cualquier tipo de cálculo sobre datos encriptados.
Los principales desafíos que enfrenta el cifrado completamente homomórfico son la eficiencia computacional. El costo del cálculo sobre texto cifrado puede ser de 10,000 a 1,000,000 veces más alto que el cálculo sobre texto plano. Solo se logra una verdadera encriptación completamente homomórfica cuando se pueden realizar sumas y multiplicaciones infinitas sobre el texto cifrado.
Cifrado homomórfico puede clasificarse en las siguientes categorías según el grado de implementación:
Cifrado homomórfico parcial ( PHE ): admite una operación ( de suma o multiplicación ) de manera ilimitada.
Cifrado homomórfico ( SHE ): soporta un número limitado de operaciones de suma y multiplicación.
encriptación completamente homomórfica(FHE): soporta operaciones de suma y multiplicación infinitas, se pueden realizar cálculos arbitrarios sobre datos encriptados.
La principal ventaja de FHE es que permite realizar cualquier tipo de cálculo sobre datos encriptados, garantizando al mismo tiempo la privacidad y la seguridad de todo el proceso.
En el ámbito de la cadena de bloques, el Cifrado homomórfico tiene el potencial de convertirse en una tecnología clave para resolver los problemas de escalabilidad y protección de la privacidad. Los sistemas de cadena de bloques actuales son generalmente transparentes, y todas las transacciones y variables de contratos inteligentes son públicas. El Cifrado homomórfico puede transformar una cadena de bloques completamente transparente en una forma parcialmente encriptada, manteniendo al mismo tiempo la capacidad de control de los contratos inteligentes.
Por ejemplo, una empresa está desarrollando una máquina virtual FHE que permite a los desarrolladores escribir código de contratos inteligentes que operan con primitivos FHE. Este enfoque puede resolver los problemas de privacidad actuales en la cadena de bloques, haciendo posibles aplicaciones como pagos encriptados, apuestas en línea, etc., mientras se conserva el gráfico de transacciones, lo que la hace más amigable para la regulación en comparación con otras soluciones de privacidad.
FHE también puede mejorar la experiencia del usuario de proyectos de privacidad a través de la recuperación de mensajes privados (OMR), permitiendo que los clientes de billetera sincronicen datos sin exponer el contenido de acceso.
Sin embargo, el FHE no puede resolver directamente el problema de escalabilidad de blockchain. Combinar el FHE con la prueba de cero conocimiento (ZKP) puede resolver algunos desafíos de escalabilidad. El FHE verificable puede garantizar que los cálculos se realicen correctamente, proporcionando un mecanismo de cálculo confiable para el entorno blockchain.
FHE y ZKP son tecnologías complementarias, pero sirven a diferentes propósitos. ZKP permite cálculos verificables y propiedades de conocimiento cero, proporcionando protección de privacidad para estados privados. Sin embargo, ZKP no puede proporcionar privacidad para estados compartidos, lo cual es crítico para muchas plataformas de aplicaciones descentralizadas. FHE y el cálculo multipartito (MPC) pueden compensar esta deficiencia, permitiendo cálculos sobre datos encriptados sin exponer los datos en sí.
El desarrollo de FHE actualmente está aproximadamente tres a cuatro años detrás de ZKP, pero está alcanzando rápidamente. Los primeros proyectos de FHE han comenzado las pruebas, y se espera que la mainnet se lance más adelante este año. A pesar de que el costo computacional de FHE sigue siendo más alto que el de ZKP, su potencial para aplicaciones a gran escala ya se ha hecho evidente. Una vez que FHE entre en un entorno de producción y se escale, se espera que se desarrolle rápidamente, al igual que los ZK Rollups.
Las aplicaciones de FHE enfrentan algunos desafíos, incluyendo la eficiencia computacional y la gestión de claves. Las operaciones de arranque en FHE son computacionalmente intensivas, pero las mejoras algorítmicas y la optimización ingenieril están mejorando constantemente su eficiencia. Para ciertas aplicaciones específicas, como el aprendizaje automático, las alternativas que no utilizan operaciones de arranque pueden ser más eficientes.
La gestión de claves también es un desafío importante. Algunos proyectos de encriptación completamente homomórfica requieren gestión de claves de umbral, que involucra a un grupo de validadores con capacidad de descifrado. Este enfoque necesita un desarrollo adicional para superar el problema de un único punto de fallo.
El mercado de FHE está atrayendo la atención de numerosos inversores. Algunas empresas de capital de riesgo encriptación están invirtiendo activamente en el ámbito de FHE, reconociendo su potencial. Algunos proyectos están desarrollando aplicaciones basadas en FHE, como apuestas en línea, pagos comerciales y juegos, entre otros.
El FHE de umbral ( TFHE ) combina el FHE con la MPC y la tecnología blockchain, lo que es especialmente prometedor y abre nuevos escenarios de aplicación. La amigabilidad de los desarrolladores del FHE permite programar utilizando lenguajes comunes de contratos inteligentes, lo que aumenta su utilidad en el desarrollo de aplicaciones.
El entorno regulatorio del cifrado completamente homomórfico (FHE) varía en diferentes regiones. Aunque la privacidad de los datos es generalmente apoyada, la privacidad financiera sigue siendo un área controvertida. El FHE tiene el potencial de mejorar la protección de la privacidad de los datos, permitiendo a los usuarios mantener la propiedad de los datos y posiblemente beneficiarse de ellos, al mismo tiempo que se conservan beneficios sociales como la publicidad dirigida.
De cara al futuro, se espera que la investigación teórica, el desarrollo de software, la optimización de hardware y la mejora de algoritmos hagan que el Cifrado homomórfico (FHE) sea cada vez más práctico. El desarrollo del FHE está pasando de la investigación teórica a la fase de aplicación práctica, y se prevé que logre avances significativos en los próximos tres a cinco años.
En general, FHE se encuentra en la cúspide de revolucionar el campo de la encriptación, ofreciendo nuevas posibilidades para soluciones de privacidad y seguridad. Con el continuo avance de la tecnología y el sostenido interés del capital de riesgo, se espera que FHE logre una amplia aplicación, abordando los problemas clave de escalabilidad y protección de la privacidad en blockchain. A medida que la tecnología madura, se espera que FHE abra nuevas posibilidades para diversas aplicaciones innovadoras en el ecosistema de encriptación.
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encriptación completamente homomórfica FHE: la solución futura para la privacidad y escalabilidad de la Cadena de bloques
encriptación completamente homomórfica(FHE)el desarrollo y la aplicación
El concepto de encriptación completamente homomórfica ( FHE ) se puede remontar a la década de 1970, pero durante mucho tiempo ha sido difícil de realizar. La idea central de FHE es realizar cálculos sobre datos encriptados sin necesidad de desencriptarlos previamente. Al principio, solo se podían realizar operaciones simples de suma, resta, multiplicación y división sobre datos encriptados, lo que se conoce como cifrado homomórfico parcial. En 2009, Craig Gentry logró un importante avance, demostrando la posibilidad de realizar cálculos arbitrarios sobre datos encriptados, lo que impulsó el desarrollo de FHE.
FHE es una tecnología de encriptación avanzada que permite realizar cálculos directamente sobre datos encriptados sin necesidad de desencriptarlos. Esto significa que se pueden operar sobre el texto cifrado y generar resultados encriptados, y el resultado desencriptado será el mismo que el resultado de realizar la misma operación sobre el texto plano original.
Las características clave de FHE incluyen:
Homomorfismo: la suma o multiplicación de los cifrados es equivalente a realizar la misma operación sobre los textos en claro.
Gestión del ruido: La encriptación FHE introduce ruido para garantizar la seguridad, pero el ruido aumenta después de cada operación. Controlar y minimizar el ruido es crucial para asegurar la precisión de los cálculos.
Operaciones infinitas: A diferencia de la encriptación parcialmente homomórfica (PHE) y de un tipo de encriptación homomórfica (SHE), la encriptación completamente homomórfica FHE soporta un número infinito de operaciones de suma y multiplicación, permitiendo realizar cualquier tipo de cálculo sobre datos encriptados.
Los principales desafíos que enfrenta el cifrado completamente homomórfico son la eficiencia computacional. El costo del cálculo sobre texto cifrado puede ser de 10,000 a 1,000,000 veces más alto que el cálculo sobre texto plano. Solo se logra una verdadera encriptación completamente homomórfica cuando se pueden realizar sumas y multiplicaciones infinitas sobre el texto cifrado.
Cifrado homomórfico puede clasificarse en las siguientes categorías según el grado de implementación:
La principal ventaja de FHE es que permite realizar cualquier tipo de cálculo sobre datos encriptados, garantizando al mismo tiempo la privacidad y la seguridad de todo el proceso.
En el ámbito de la cadena de bloques, el Cifrado homomórfico tiene el potencial de convertirse en una tecnología clave para resolver los problemas de escalabilidad y protección de la privacidad. Los sistemas de cadena de bloques actuales son generalmente transparentes, y todas las transacciones y variables de contratos inteligentes son públicas. El Cifrado homomórfico puede transformar una cadena de bloques completamente transparente en una forma parcialmente encriptada, manteniendo al mismo tiempo la capacidad de control de los contratos inteligentes.
Por ejemplo, una empresa está desarrollando una máquina virtual FHE que permite a los desarrolladores escribir código de contratos inteligentes que operan con primitivos FHE. Este enfoque puede resolver los problemas de privacidad actuales en la cadena de bloques, haciendo posibles aplicaciones como pagos encriptados, apuestas en línea, etc., mientras se conserva el gráfico de transacciones, lo que la hace más amigable para la regulación en comparación con otras soluciones de privacidad.
FHE también puede mejorar la experiencia del usuario de proyectos de privacidad a través de la recuperación de mensajes privados (OMR), permitiendo que los clientes de billetera sincronicen datos sin exponer el contenido de acceso.
Sin embargo, el FHE no puede resolver directamente el problema de escalabilidad de blockchain. Combinar el FHE con la prueba de cero conocimiento (ZKP) puede resolver algunos desafíos de escalabilidad. El FHE verificable puede garantizar que los cálculos se realicen correctamente, proporcionando un mecanismo de cálculo confiable para el entorno blockchain.
FHE y ZKP son tecnologías complementarias, pero sirven a diferentes propósitos. ZKP permite cálculos verificables y propiedades de conocimiento cero, proporcionando protección de privacidad para estados privados. Sin embargo, ZKP no puede proporcionar privacidad para estados compartidos, lo cual es crítico para muchas plataformas de aplicaciones descentralizadas. FHE y el cálculo multipartito (MPC) pueden compensar esta deficiencia, permitiendo cálculos sobre datos encriptados sin exponer los datos en sí.
El desarrollo de FHE actualmente está aproximadamente tres a cuatro años detrás de ZKP, pero está alcanzando rápidamente. Los primeros proyectos de FHE han comenzado las pruebas, y se espera que la mainnet se lance más adelante este año. A pesar de que el costo computacional de FHE sigue siendo más alto que el de ZKP, su potencial para aplicaciones a gran escala ya se ha hecho evidente. Una vez que FHE entre en un entorno de producción y se escale, se espera que se desarrolle rápidamente, al igual que los ZK Rollups.
Las aplicaciones de FHE enfrentan algunos desafíos, incluyendo la eficiencia computacional y la gestión de claves. Las operaciones de arranque en FHE son computacionalmente intensivas, pero las mejoras algorítmicas y la optimización ingenieril están mejorando constantemente su eficiencia. Para ciertas aplicaciones específicas, como el aprendizaje automático, las alternativas que no utilizan operaciones de arranque pueden ser más eficientes.
La gestión de claves también es un desafío importante. Algunos proyectos de encriptación completamente homomórfica requieren gestión de claves de umbral, que involucra a un grupo de validadores con capacidad de descifrado. Este enfoque necesita un desarrollo adicional para superar el problema de un único punto de fallo.
El mercado de FHE está atrayendo la atención de numerosos inversores. Algunas empresas de capital de riesgo encriptación están invirtiendo activamente en el ámbito de FHE, reconociendo su potencial. Algunos proyectos están desarrollando aplicaciones basadas en FHE, como apuestas en línea, pagos comerciales y juegos, entre otros.
El FHE de umbral ( TFHE ) combina el FHE con la MPC y la tecnología blockchain, lo que es especialmente prometedor y abre nuevos escenarios de aplicación. La amigabilidad de los desarrolladores del FHE permite programar utilizando lenguajes comunes de contratos inteligentes, lo que aumenta su utilidad en el desarrollo de aplicaciones.
El entorno regulatorio del cifrado completamente homomórfico (FHE) varía en diferentes regiones. Aunque la privacidad de los datos es generalmente apoyada, la privacidad financiera sigue siendo un área controvertida. El FHE tiene el potencial de mejorar la protección de la privacidad de los datos, permitiendo a los usuarios mantener la propiedad de los datos y posiblemente beneficiarse de ellos, al mismo tiempo que se conservan beneficios sociales como la publicidad dirigida.
De cara al futuro, se espera que la investigación teórica, el desarrollo de software, la optimización de hardware y la mejora de algoritmos hagan que el Cifrado homomórfico (FHE) sea cada vez más práctico. El desarrollo del FHE está pasando de la investigación teórica a la fase de aplicación práctica, y se prevé que logre avances significativos en los próximos tres a cinco años.
En general, FHE se encuentra en la cúspide de revolucionar el campo de la encriptación, ofreciendo nuevas posibilidades para soluciones de privacidad y seguridad. Con el continuo avance de la tecnología y el sostenido interés del capital de riesgo, se espera que FHE logre una amplia aplicación, abordando los problemas clave de escalabilidad y protección de la privacidad en blockchain. A medida que la tecnología madura, se espera que FHE abra nuevas posibilidades para diversas aplicaciones innovadoras en el ecosistema de encriptación.