FHE、ZK和MPC:三種先進加密技術的比較

我們之前探討了全同態加密(FHE)的工作原理。不過,很多人仍然會將FHE與零知識證明(ZK)和多方安全計算(MPC)這些加密技術混淆。因此,這篇文章將對這三種技術進行詳細比較:

1. 零知識證明(ZK):證明而不泄露

零知識證明技術解決的問題是:如何在不泄露任何具體內容的情況下,驗證信息的真實性。

ZK基於密碼學原理,允許一方向另一方證明自己知道某個祕密,而無需透露任何關於祕密本身的信息。

例如,Alice可以向租車行員工Bob證明她的信用良好,而無需展示具體的銀行帳戶流水。支付軟件的"信用分"就類似於一種零知識證明。

在區塊鏈領域,匿名幣Zcash就應用了ZK技術。當Alice進行轉帳時,她可以生成一個ZK證明,既保證了匿名性,又證明了她擁有轉帳這些幣的權力。礦工Bob驗證這個證明後,可以在不知道Alice身分的情況下將交易上鏈。

2. 多方安全計算(MPC):共同計算而不泄露

多方安全計算技術主要用於:在不泄露敏感信息的前提下,讓多方參與者安全地共同計算。

MPC允許多個參與者(如Alice、Bob和Carol)共同完成一項計算任務,而無需任何一方透露自己的輸入數據。

例如,Alice、Bob和Carol想計算他們三人的平均工資,但不想泄露各自的具體工資。他們可以將各自的工資分成三部分,交換其中兩部分給其他兩人。每個人對收到的數字求和,再分享求和結果。最後三人對這三個求和結果求總和,得到平均值,但無法確定他人的確切工資。

在加密貨幣領域,MPC錢包就使用了這種技術。一些交易平台推出的MPC錢包將私鑰分成多份,由用戶手機、雲端和平台共同保管。即使用戶丟失手機,也能通過雲端和平台恢復私鑰。

3. 全同態加密(FHE):加密後仍可計算

全同態加密技術解決的問題是:如何加密敏感數據,使其可以交給不信任的第三方進行輔助計算,而結果仍能被我們解密。

FHE允許在加密數據上直接進行計算,而無需先解密。這使得數據所有者可以將加密後的數據交給第三方處理,而不用擔心數據泄露。

例如,Alice需要利用Bob的強大算力進行計算,但不想讓Bob知道真實數據。她可以將原始數據加密(引入噪音),讓Bob對加密數據進行處理,最後Alice自己解密得到真實結果,而Bob對內容一無所知。

在區塊鏈領域,FHE可以用於提升PoS網路和投票系統的安全性。例如,Mind Network利用FHE技術讓PoS節點在互不知道對方答案的情況下完成區塊驗證,防止節點相互抄襲。在投票中,FHE可以防止投票者相互影響,避免跟風投票。

總結

ZK、MPC和FHE都是爲保護數據隱私和安全而設計的先進加密技術,但在應用場景和技術復雜性上有所不同:

• ZK強調"如何證明",適用於需要驗證權限或身分的場景。
• MPC強調"如何計算",適用於多方需要數據合作但又要保護各自隱私的場景。
• FHE強調"如何加密",適用於需要在保持數據加密狀態下進行復雜計算的場景。

這三種技術在實現上都有其獨特的挑戰,但它們對於保護我們的數據安全和個人隱私至關重要。隨着技術的不斷發展,相信它們將在更多領域發揮重要作用。