مسار تطوير العملات المشفرة واضح: بيتكوين أدخلت العملة المشفرة ، إثيريوم قدمت سلاسل عامة ، أنشأت Tether عملات مستقرة ، وقدمت BitMEX عقودا دائمة ، وقامت معا ببناء سوق بقيمة تريليون دولار مع عدد لا يحصى من قصص الثروة وأحلام اللامركزية.
مسار تكنولوجيا التشفير أقل وضوحا. تطغى على خوارزميات الإجماع المختلفة والتصاميم المتطورة أنظمة Staking و Multi Signature ، وهي الركائز الحقيقية لأنظمة التشفير. على سبيل المثال ، بدون التخزين اللامركزي ، لن توجد معظم حلول L2 BTC. يجسد استكشاف بابل الذي تبلغ تكلفته 70 مليون دولار للأوتاد المحلية هذا الاتجاه.
تحاول هذه المقالة تحديد تاريخ تطور تكنولوجيا التشفير ، والتي تختلف عن التغيرات التكنولوجية المختلفة في صناعة التشفير ، مثل العلاقة بين FHE و ZK و MPC. من منظور التطبيق التقريبي ، يتم استخدام MPC في البداية ، FHE للحسابات المتوسطة ، و ZK للإثبات النهائي. ترتيبا زمنيا ، كان ZK أولا ، يليه ارتفع محافظ AA ، ثم اكتسب MPC الاهتمام وتسارع التطور ، بينما بدأ FHE ، الذي توقع ارتفع في عام 2020 ، في اكتساب قوة جذب فقط في عام 2024.
MPC/FHE/ZKP
يختلف FHE عن ZK و MPC وجميع خوارزميات التشفير الحالية. على عكس تقنيات التشفير المتماثلة أو غير المتماثلة ، والتي تهدف إلى إنشاء أنظمة "غير قابلة للكسر" للأمن المطلق ، تهدف FHE إلى جعل البيانات المشفرة وظيفية. التشفير وفك التشفير مهمان ، ولكن يجب أن تكون البيانات بين التشفير وفك التشفير مفيدة أيضا.
FHE هي تقنية أساسية مع استكشاف نظري مكتمل ، وذلك بفضل المساهمات الكبيرة من عمالقة Web2 مثل Microsoft و Intel و IBM و DARPA المدعومة من Duality ، والتي أعدت تعديلات البرامج والأجهزة وأدوات التطوير.
والخبر السار هو أن عمالقة Web2 لا يعرفون بالضبط ما يجب فعله ب FHE. بدءا من الآن ، لم يتأخر Web3. الأخبار السيئة هي أن تكيف Web3 يكاد يكون صفرا. لا يمكن بيتكوين السائدة إثيريوم الدعم خوارزميات FHE أصلا. على الرغم من أن إثيريوم يسمى الكمبيوتر العالمي ، إلا أن حساب FHE قد يستغرق إلى الأبد.
نحن نركز على استكشاف Web3 ، مع ملاحظة أن عمالقة Web2 حريصون على FHE وقد قاموا بعمل أساسي مكثف.
هذا لأنه من عام 2020 إلى عام 2024 ، كان تركيز فيتاليك على ZK.
هنا أشرح بإيجاز إسنادي إلى ارتفع ZK. بعد أن أنشأت إثيريوم مسار تحجيم Rollup ، خفضت وظيفة ضغط الحالة في ZK حجم البيانات بشكل كبير من L2 إلى L1 ، مما يوفر قيمة اقتصادية هائلة. هذا نظري. تعد تجزئة L2 ومشكلات التسلسل ومشاكل رسوم المستخدم تحديات جديدة سيعالجها التطوير.
باختصار ، يحتاج إثيريوم إلى التوسع ، وإنشاء مسار التنمية طبقة 2. تتنافس ZK / OP مجموعات ، وتشكل OP قصير الأجل وإجماع ZK على المدى طويل ، مع ظهور ARB و OP و zkSync و StarkNet كلاعبين رئيسيين.
القيمة الاقتصادية أمر بالغ الأهمية لقبول ZK في عالم العملات الرقمية ، وخاصة إثيريوم. لذلك ، لن يتم تفصيل الخصائص التقنية ل FHE هنا. ينصب التركيز على دراسة أين يمكن ل FHE تحسين كفاءة Web3 أو تقليل التكاليف التشغيلية ، إما عن طريق خفض التكاليف أو زيادة الكفاءة.
تاريخ وإنجازات تطوير FHE
أولا ، التمييز بين التشفير المتجانسة و التشفير المتماثل بالكامل. بالمعنى الدقيق للكلمة ، التشفير المتماثل بالكامل حالة خاصة. التشفير متجانسة تعني "إضافة أو ضرب النصوص المشفرة تعادل جمع أو ضرب النصوص العادية". ويواجه هذا التكافؤ تحديين:
يعود تطوير التشفير المتماثل بالكامل (FHE) إلى عام 2009 عندما اقترح كريج جينتري خوارزمية متجانسة بالكامل تعتمد على شبكات مثالية ، وهي بنية رياضية تمكن المستخدمين من تحديد مجموعة من النقاط في مساحة متعددة الأبعاد ترضي علاقات خطية محددة.
يستخدم مخطط Gentry شبكات مثالية لتمثيل المفاتيح والبيانات المشفرة ، مما يتيح البيانات المشفرة للعمل مع الحفاظ على الخصوصية. يقلل Bootstrapping من الضوضاء ، ويفهم على أنه "سحب نفسه من خلال أحذية المرء". من الناحية العملية ، فهذا يعني إعادة تشفير النص المشفر FHE لتقليل الضوضاء مع الحفاظ على السرية ودعم العمليات المعقدة. (يعد Bootstrapping أمرا بالغ الأهمية للاستخدام العملي ل FHE ولكن لن يتم تفصيله أكثر.)
هذه الخوارزمية هي علامة فارقة ، تثبت جدوى FHE في الهندسة ولكن بتكاليف هائلة ، تتطلب ثلاثين دقيقة لخطوة حسابية واحدة ، مما يجعلها غير عملية.
بعد حل مشكلة 0 إلى 1 ، فإن الخطوة التالية هي التطبيق العملي على نطاق واسع ، بما في ذلك تصميم الخوارزميات بناء على افتراضات رياضية مختلفة. إلى جانب المشابك المثالية ، يعد LWE (التعلم مع الأخطاء) ومتغيراته مخططات شائعة.
في عام 2012 ، اقترح Zvika Brakerski و Craig Gentry و Vinod Vaikuntanathan مخطط BGV ، وهو مخطط FHE من الجيل الثاني. مساهمتها الرئيسية هي تقنية تبديل المعامل ، والتحكم الفعال في زيادة الضوضاء من العمليات المتجانسة ، وبناء FHE المستوي لأعماق حسابية معينة.
تشمل المخططات المماثلة BFV و CKKS ، وخاصة CKKS ، التي تدعم عمليات الفاصلة العائمة ولكنها تزيد من استهلاك الموارد الحسابية ، مما يتطلب حلولا أفضل.
أخيرا ، مخططات TFHE و FHEW ، وخاصة TFHE ، خوارزمية Zama المفضلة. باختصار ، يمكن تقليل مشكلة ضوضاء FHE من خلال تمهيد Gentry. يحقق TFHE التمهيد الفعال مع ضمان الدقة ، وهو مناسب تماما لتكامل blockchain.
نتوقف عند تقديم مخططات مختلفة. لا تتعلق اختلافاتهم بالتفوق بل بسيناريوهات مختلفة ، تتطلب عموما برامج وأجهزة قوية الدعم. حتى مخطط TFHE يحتاج إلى حل مشاكل الأجهزة للتطبيقات واسعة النطاق. يجب على FHE تطوير الأجهزة بشكل متزامن من البداية ، على الأقل في التشفير.
ويب 2 OpenFHE مقابل Web3 زاما
كما ذكرنا ، يستكشف عمالقة Web2 ويحققون نتائج عملية ، ملخصة هنا مع سيناريوهات تطبيق Web3.
بالتبسيط ، ساهمت IBM في مكتبة Helib ، حيث دعمت بشكل أساسي BGV و CKKS. تدعم مكتبة SEAL من Microsoft CKKS و BFV. والجدير بالذكر أن مؤلف CKKS Song Yongsoo شارك في تصميم وتطوير SEAL. OpenFHE هي الأكثر شمولا ، التي طورتها Duality المدعومة من DARPA ، والتي تدعم BGV و BFV و CCKS و TFHE و FHEW ، وربما تكون مكتبة FHE الأكثر اكتمالا في السوق.
استكشف OpenFHE التعاون مع مكتبة تسريع CPU من Intel واستخدم واجهة CUDA من NVIDIA لتسريع GPU. ومع ذلك ، توقف الدعم CUDA الأخير ل FHE في عام 2018 ، دون العثور على تحديثات. التصحيحات مرحب بها إذا كانت خاطئة.
يدعم OpenFHE لغات C ++ و Python ، مع API Rust قيد التطوير ، بهدف توفير إمكانات معيارية وشاملة وشاملة عبر الأنظمة الأساسية. بالنسبة لمطوري Web2 ، هذا هو أبسط حل جاهز.
بالنسبة لمطوري Web3 ، تزداد الصعوبة. محدودة بسبب ضعف قوة الحوسبة ، لا يمكن لمعظم السلاسل العامة الدعم خوارزميات FHE. تفتقر النظم الإيكولوجية بيتكوين و إثيريوم حاليا إلى "الطلب الاقتصادي" على FHE. ألهم الطلب على نقل البيانات L2—>L1 الفعال هبوط خوارزمية ZK. FHE من أجل FHE يشبه ضرب المسامير بمطرقة ، وإجبار المباراة ، وزيادة التكاليف.
FHE + EVM مبدأ العمل
ستوضح الأقسام التالية بالتفصيل الصعوبات الحالية وسيناريوهات الهبوط المحتملة ، مما يمنح مطوري Web3 الثقة بشكل أساسي. في عام 2024 ، تلقت Zama أكبر التمويل متعلقة ب FHE في التشفير ، بقيادة Multicoin ، وجمعت 73 مليون دولار. لدى Zama مكتبة خوارزميات TFHE و fhEVM تدعم تطوير سلسلة متوافقة مع EVM قادرة على FHE.
لا يمكن حل مشكلات الكفاءة إلا من خلال التعاون بين البرمجيات والأجهزة. إحدى المشكلات هي أنه لا EVM تشغيل عقود FHE مباشرة ، ولا تتعارض مع حل fhEVM الخاص ب Zama. قامت Zama ببناء سلسلة تدمج ميزات FHE في الأصل. على سبيل المثال ، تخطط Shiba Inu لسلسلة Layer 3 بناء على حل Zama. إن إنشاء سلسلة جديدة تدعم FHE ليس بالأمر الصعب ، ولكن تمكين إثيريوم EVM من نشر عقود FHE يتطلب الدعم Opcode من إثيريوم. والخبر السار هو أن Fair Math و OpenFHE شاركا في استضافة مسابقة FHERMA ، وتشجيع المطورين على إعادة كتابة Opcode الخاص ب EVM ، واستكشاف إمكانيات التكامل.
مشكلة أخرى هي تسريع الأجهزة. يمكن للسلاسل العامة عالية الأداء مثل Solana التي تدعم أصلا نشر عقد FHE أن تطغى على عقدها. تشتمل أجهزة FHE الأصلية على 3PU™ (وحدة معالجة حماية الخصوصية) من Chain Reaction ، وهو حل ASIC. يستكشف Zama و Inco إمكانيات تسريع الأجهزة. على سبيل المثال ، يبلغ TPS Zama الحالي حوالي 5 ، ويحقق Inco 10 TPS ، ويعتقد Inco FPGA تسريع الأجهزة يمكن أن يعزز TPS إلى 100-1000.
لا يجب أن تكون مخاوف السرعة مفرطة. يمكن أن تتكيف حلول تسريع أجهزة ZK الحالية مع حلول FHE. وبالتالي ، لن تبالغ المناقشات في تصميم مشكلات السرعة ولكنها تركز على إيجاد السيناريوهات وحل توافق EVM.
عندما قادت Multicoin الاستثمار في Zama ، أعلنوا بجرأة أن ZKP هو شيء من الماضي وأن FHE يمثل المستقبل. يبقى أن نرى ما إذا كان هذا التنبؤ سيتحقق ، لأن الواقع غالبا ما يكون صعبا. بعد Zama ، شكلت Inco Network و Fhenix تحالفا خفيا في النظام البيئي fhEVM ، يركز كل منهما على جوانب مختلفة ولكنه يعمل بشكل عام على دمج FHE مع النظام البيئي EVM.
التوقيت هو المفتاح ، لذلك دعونا نبدأ بجرعة من الواقعية.
قد يكون عام 2024 عاما كبيرا بالنسبة ل FHE ، لكن Elusiv ، الذي بدأ في عام 2022 ، قد توقف بالفعل عن العمل. كان Elusiv في البداية عبارة عن "تجمع مظلم" بروتوكول على Solana ، ولكن الآن تم حذف مستودع التعليمات البرمجية والوثائق الخاصة به.
في نهاية المطاف ، لا يزال يتعين استخدام FHE ، كجزء من مكون تقني ، جنبا إلى جنب مع تقنيات مثل MPC / ZKP. نحن بحاجة إلى دراسة كيف يمكن ل FHE تغيير نموذج blockchain الحالي.
أولا ، من الضروري أن نفهم أن مجرد التفكير في FHE سيعزز الخصوصية وبالتالي يكون له قيمة اقتصادية غير دقيق. من الممارسات السابقة ، لا يهتم مستخدمو Web3 أو داخل السلسلة كثيرا بالخصوصية ما لم توفر قيمة اقتصادية. على سبيل المثال ، يستخدم المتسللون Tornado Cash لإخفاء الأموال المسروقة ، بينما يفضل المستخدمون العاديون Uniswap لأن استخدام Tornado Cash يتكبد وقتا إضافيا أو تكاليف اقتصادية.
التكلفة التشفير ل FHE تزيد من عبء كفاءة داخل السلسلة الضعيفة بالفعل. لا يمكن تعزيز حماية الخصوصية إلا على نطاق واسع إذا كانت هذه التكلفة تجلب فوائد كبيرة. على سبيل المثال ، الإصدار السندات وتداولها في اتجاه RWA. في يونيو 2023 ، أصدرت BOC International "ملاحظات رقمية منظمة بلوكتشين" من خلال UBS في هونغ كونغ لعملاء آسيا والمحيط الهادئ ، مدعية أنها تستخدم إثيريوم ، ومع ذلك لا يمكن العثور على عنوان العقد وعنوان التوزيع. إذا كان بإمكان أي شخص تحديد موقعه ، فيرجى تقديم المعلومات.
يسلط هذا المثال الضوء على أهمية FHE. يحتاج العملاء المؤسسيون إلى استخدام سلاسل الكتل العامة ولكنهم لا يريدون الكشف عن جميع المعلومات. لذلك ، فإن ميزة FHE في عرض النص المشفر ، والتي يمكن تداولها مباشرة ، أكثر ملاءمة من ZKP.
بالنسبة لمستثمري التجزئة الأفراد ، لا تزال FHE بنية تحتية أساسية بعيدة نسبيا. تشمل حالات الاستخدام المحتملة مكافحة MEV ، والمعاملات الخاصة ، والشبكات الأكثر أمانا ، ومنع التطفل من طرف ثالث. ومع ذلك ، فهذه ليست احتياجات أساسية ، واستخدام FHE الآن يؤدي بالفعل إلى إبطاء الشبكة. بصراحة ، لم تحن اللحظة الحاسمة ل FHE بعد.
في النهاية ، الخصوصية ليست مطلبا قويا. قلة من الناس على استعداد لدفع علاوة مقابل الخصوصية كخدمة عامة. نحن بحاجة إلى إيجاد سيناريوهات حيث يمكن للميزات القابلة للحساب للبيانات المشفرة في FHE توفير التكاليف أو تحسين كفاءة المعاملات ، مما يولد زخما يحركه السوق. على سبيل المثال ، هناك العديد من الحلول المضادة MEV ، ويمكن للعقد المركزية حل المشكلة. لا يعالج FHE نقاط الألم مباشرة.
قضية أخرى هي كفاءة الحوسبة. على السطح ، هذه مشكلة فنية تتطلب تسريع الأجهزة أو تحسين الخوارزمية ، ولكنها في الأساس نقص في الطلب في السوق ، مع عدم وجود حافز لأطراف المشروع للمنافسة. نتائج كفاءة الحوسبة من المنافسة. على سبيل المثال ، في الطلب المزدهر في السوق ، تتنافس طرق SNARK و STARK ، مع العديد من ZK Rollups التي تتنافس بشدة من لغات البرمجة إلى التوافق. كان تطور ZK سريعا تحت ضغط الأموال الساخنة.
سيناريوهات التطبيق والتنفيذ هي نقاط الاختراق ل FHE لتصبح بنية تحتية blockchain. بدون اتخاذ هذه الخطوة ، لن تكتسب FHE زخما في صناعة التشفير ، ويمكن للمشاريع الكبرى العبث فقط في مجالاتها الصغيرة.
من ممارسات Zama وشركائها ، هناك إجماع على إنشاء سلاسل جديدة خارج إثيريوم وإعادة استخدام ERC-20 والمكونات والمعايير التقنية الأخرى لتشكيل سلاسل FHE L1 / L2 المرتبطة ب إثيريوم. يسمح هذا النهج بالاختبار المبكر وبناء المكونات الأساسية ل FHE. العيب هو أنه إذا لم الدعم إثيريوم خوارزميات FHE ، فستكون حلول السلسلة الخارجية محرجة دائما.
يدرك زاما أيضا هذه المشكلة. إلى جانب المكتبات ذات الصلة ب FHE المذكورة أعلاه ، بدأت المنظمة FHE.org ورعت المؤتمرات ذات الصلة لترجمة المزيد من الإنجازات الأكاديمية إلى تطبيقات هندسية.
اتجاه تطوير Inco Network هو "طبقة حوسبة خصوصية عالمية" ، وهي في الأساس نموذج مزود خدمة الاستعانة بمصادر خارجية للحوسبة. قامت ببناء شبكة FHE EVM L1 على أساس Zama. استكشاف مثير للاهتمام هو التعاون مع الرسائل عبر السلاسل بروتوكول Hyperlane ، والتي يمكنها نشر آليات اللعبة من سلسلة أخرى متوافقة مع EVM على Inco. عندما تتطلب اللعبة حساب FHE ، يستدعي Hyperlane قوة حوسبة Inco ثم يعيد النتائج فقط إلى السلسلة الأصلية.
لتحقيق مثل هذه السيناريوهات التي تصورتها Inco ، يجب أن تثق السلاسل المتوافقة مع EVM في مصداقية Inco ، ويجب أن تكون قوة الحوسبة في Inco قوية بما يكفي للتعامل مع التزامن العالي ومتطلبات وقت الإستجابة المنخفضة لألعاب blockchain ، وهو أمر صعب للغاية.
لتوسيع هذا ، يمكن لبعض zkVMs أيضا أن تعمل كمزودي الاستعانة بمصادر خارجية للحوسبة FHE. على سبيل المثال ، يتمتع RISC Zero بهذه الإمكانية. الخطوة التالية في التصادم بين منتجات ZK و FHE قد تثير المزيد من الأفكار.
علاوة على ذلك ، تهدف بعض المشاريع إلى أن تكون أقرب إلى إثيريوم أو أن تصبح جزءا منه. يمكن ل Inco استخدام حل Zama ل L1 ، ويمكن ل Fhenix استخدام حل Zama ل EVM L2. حاليا ، لا تزال تتطور ، مع العديد من الاتجاهات المحتملة. من غير الواضح ما هو المنتج الذي سيهبطون عليه في النهاية. قد يكون L2 يركز على قدرات FHE.
بالإضافة إلى ذلك ، هناك مسابقة FHERMA المذكورة سابقا. يمكن للمطورين البارعين إثيريوم في الجمهور تجربتها ، مما يساعد FHE على الهبوط مع كسب المكافآت.
هناك أيضا مشاريع مثيرة للاهتمام مثل Sunscreen و Mind Network. يهدف واقي الشمس ، الذي تديره Ravital بشكل أساسي ، إلى تطوير مترجم FHE مناسب باستخدام خوارزمية BFV ولكنه لا يزال في مراحل الاختبار والتجربة ، بعيدا عن التطبيق العملي.
أخيرا ، تركز Mind Network على الجمع بين FHE والسيناريوهات الحالية مثل إعادة التخزين ، ولكن كيف سيتم تحقيق ذلك يبقى أن نرى.
في الختام ، تم تغيير اسم Elusiv الآن إلى Arcium وتلقى التمويل جديدة ، وتحول إلى حل "FHE مواز" لتحسين كفاءة تنفيذ FHE.
يبدو أن هذه المقالة تناقش نظرية وممارسة FHE ، ولكن الموضوع الأساسي هو توضيح تاريخ تطور تقنية التشفير. هذا ليس تماما نفس التكنولوجيا المستخدمة في العملات المشفرة. لدى ZKP و FHE العديد من أوجه التشابه ، أحدها جهودهما للحفاظ على شفافية blockchain مع الحفاظ على الخصوصية. تهدف ZKP إلى تقليل التكاليف الاقتصادية في تفاعلات L2 <> L1 ، بينما لا تزال FHE تبحث عن أفضل سيناريو تطبيق.
تصنيف الحل:
إن الطريق أمامنا طويل ومليء بالتحديات. تواصل FHE استكشافها. بناء على علاقتها مع إثيريوم ، يمكن تقسيمها إلى ثلاثة أنواع:
على عكس ZK ، التي شهدت فقط إطلاق سلسلة عملية وتسريع الأجهزة في مراحل لاحقة ، تقف FHE على أكتاف عمالقة ZK. يعد إنشاء سلسلة FHE الآن أبسط مهمة ، لكن دمجها مع إثيريوم يظل الأكثر تحديا.
فكر يوميا في موقع FHE المستقبلي في عالم blockchain:
مسار تطوير العملات المشفرة واضح: بيتكوين أدخلت العملة المشفرة ، إثيريوم قدمت سلاسل عامة ، أنشأت Tether عملات مستقرة ، وقدمت BitMEX عقودا دائمة ، وقامت معا ببناء سوق بقيمة تريليون دولار مع عدد لا يحصى من قصص الثروة وأحلام اللامركزية.
مسار تكنولوجيا التشفير أقل وضوحا. تطغى على خوارزميات الإجماع المختلفة والتصاميم المتطورة أنظمة Staking و Multi Signature ، وهي الركائز الحقيقية لأنظمة التشفير. على سبيل المثال ، بدون التخزين اللامركزي ، لن توجد معظم حلول L2 BTC. يجسد استكشاف بابل الذي تبلغ تكلفته 70 مليون دولار للأوتاد المحلية هذا الاتجاه.
تحاول هذه المقالة تحديد تاريخ تطور تكنولوجيا التشفير ، والتي تختلف عن التغيرات التكنولوجية المختلفة في صناعة التشفير ، مثل العلاقة بين FHE و ZK و MPC. من منظور التطبيق التقريبي ، يتم استخدام MPC في البداية ، FHE للحسابات المتوسطة ، و ZK للإثبات النهائي. ترتيبا زمنيا ، كان ZK أولا ، يليه ارتفع محافظ AA ، ثم اكتسب MPC الاهتمام وتسارع التطور ، بينما بدأ FHE ، الذي توقع ارتفع في عام 2020 ، في اكتساب قوة جذب فقط في عام 2024.
MPC/FHE/ZKP
يختلف FHE عن ZK و MPC وجميع خوارزميات التشفير الحالية. على عكس تقنيات التشفير المتماثلة أو غير المتماثلة ، والتي تهدف إلى إنشاء أنظمة "غير قابلة للكسر" للأمن المطلق ، تهدف FHE إلى جعل البيانات المشفرة وظيفية. التشفير وفك التشفير مهمان ، ولكن يجب أن تكون البيانات بين التشفير وفك التشفير مفيدة أيضا.
FHE هي تقنية أساسية مع استكشاف نظري مكتمل ، وذلك بفضل المساهمات الكبيرة من عمالقة Web2 مثل Microsoft و Intel و IBM و DARPA المدعومة من Duality ، والتي أعدت تعديلات البرامج والأجهزة وأدوات التطوير.
والخبر السار هو أن عمالقة Web2 لا يعرفون بالضبط ما يجب فعله ب FHE. بدءا من الآن ، لم يتأخر Web3. الأخبار السيئة هي أن تكيف Web3 يكاد يكون صفرا. لا يمكن بيتكوين السائدة إثيريوم الدعم خوارزميات FHE أصلا. على الرغم من أن إثيريوم يسمى الكمبيوتر العالمي ، إلا أن حساب FHE قد يستغرق إلى الأبد.
نحن نركز على استكشاف Web3 ، مع ملاحظة أن عمالقة Web2 حريصون على FHE وقد قاموا بعمل أساسي مكثف.
هذا لأنه من عام 2020 إلى عام 2024 ، كان تركيز فيتاليك على ZK.
هنا أشرح بإيجاز إسنادي إلى ارتفع ZK. بعد أن أنشأت إثيريوم مسار تحجيم Rollup ، خفضت وظيفة ضغط الحالة في ZK حجم البيانات بشكل كبير من L2 إلى L1 ، مما يوفر قيمة اقتصادية هائلة. هذا نظري. تعد تجزئة L2 ومشكلات التسلسل ومشاكل رسوم المستخدم تحديات جديدة سيعالجها التطوير.
باختصار ، يحتاج إثيريوم إلى التوسع ، وإنشاء مسار التنمية طبقة 2. تتنافس ZK / OP مجموعات ، وتشكل OP قصير الأجل وإجماع ZK على المدى طويل ، مع ظهور ARB و OP و zkSync و StarkNet كلاعبين رئيسيين.
القيمة الاقتصادية أمر بالغ الأهمية لقبول ZK في عالم العملات الرقمية ، وخاصة إثيريوم. لذلك ، لن يتم تفصيل الخصائص التقنية ل FHE هنا. ينصب التركيز على دراسة أين يمكن ل FHE تحسين كفاءة Web3 أو تقليل التكاليف التشغيلية ، إما عن طريق خفض التكاليف أو زيادة الكفاءة.
تاريخ وإنجازات تطوير FHE
أولا ، التمييز بين التشفير المتجانسة و التشفير المتماثل بالكامل. بالمعنى الدقيق للكلمة ، التشفير المتماثل بالكامل حالة خاصة. التشفير متجانسة تعني "إضافة أو ضرب النصوص المشفرة تعادل جمع أو ضرب النصوص العادية". ويواجه هذا التكافؤ تحديين:
يعود تطوير التشفير المتماثل بالكامل (FHE) إلى عام 2009 عندما اقترح كريج جينتري خوارزمية متجانسة بالكامل تعتمد على شبكات مثالية ، وهي بنية رياضية تمكن المستخدمين من تحديد مجموعة من النقاط في مساحة متعددة الأبعاد ترضي علاقات خطية محددة.
يستخدم مخطط Gentry شبكات مثالية لتمثيل المفاتيح والبيانات المشفرة ، مما يتيح البيانات المشفرة للعمل مع الحفاظ على الخصوصية. يقلل Bootstrapping من الضوضاء ، ويفهم على أنه "سحب نفسه من خلال أحذية المرء". من الناحية العملية ، فهذا يعني إعادة تشفير النص المشفر FHE لتقليل الضوضاء مع الحفاظ على السرية ودعم العمليات المعقدة. (يعد Bootstrapping أمرا بالغ الأهمية للاستخدام العملي ل FHE ولكن لن يتم تفصيله أكثر.)
هذه الخوارزمية هي علامة فارقة ، تثبت جدوى FHE في الهندسة ولكن بتكاليف هائلة ، تتطلب ثلاثين دقيقة لخطوة حسابية واحدة ، مما يجعلها غير عملية.
بعد حل مشكلة 0 إلى 1 ، فإن الخطوة التالية هي التطبيق العملي على نطاق واسع ، بما في ذلك تصميم الخوارزميات بناء على افتراضات رياضية مختلفة. إلى جانب المشابك المثالية ، يعد LWE (التعلم مع الأخطاء) ومتغيراته مخططات شائعة.
في عام 2012 ، اقترح Zvika Brakerski و Craig Gentry و Vinod Vaikuntanathan مخطط BGV ، وهو مخطط FHE من الجيل الثاني. مساهمتها الرئيسية هي تقنية تبديل المعامل ، والتحكم الفعال في زيادة الضوضاء من العمليات المتجانسة ، وبناء FHE المستوي لأعماق حسابية معينة.
تشمل المخططات المماثلة BFV و CKKS ، وخاصة CKKS ، التي تدعم عمليات الفاصلة العائمة ولكنها تزيد من استهلاك الموارد الحسابية ، مما يتطلب حلولا أفضل.
أخيرا ، مخططات TFHE و FHEW ، وخاصة TFHE ، خوارزمية Zama المفضلة. باختصار ، يمكن تقليل مشكلة ضوضاء FHE من خلال تمهيد Gentry. يحقق TFHE التمهيد الفعال مع ضمان الدقة ، وهو مناسب تماما لتكامل blockchain.
نتوقف عند تقديم مخططات مختلفة. لا تتعلق اختلافاتهم بالتفوق بل بسيناريوهات مختلفة ، تتطلب عموما برامج وأجهزة قوية الدعم. حتى مخطط TFHE يحتاج إلى حل مشاكل الأجهزة للتطبيقات واسعة النطاق. يجب على FHE تطوير الأجهزة بشكل متزامن من البداية ، على الأقل في التشفير.
ويب 2 OpenFHE مقابل Web3 زاما
كما ذكرنا ، يستكشف عمالقة Web2 ويحققون نتائج عملية ، ملخصة هنا مع سيناريوهات تطبيق Web3.
بالتبسيط ، ساهمت IBM في مكتبة Helib ، حيث دعمت بشكل أساسي BGV و CKKS. تدعم مكتبة SEAL من Microsoft CKKS و BFV. والجدير بالذكر أن مؤلف CKKS Song Yongsoo شارك في تصميم وتطوير SEAL. OpenFHE هي الأكثر شمولا ، التي طورتها Duality المدعومة من DARPA ، والتي تدعم BGV و BFV و CCKS و TFHE و FHEW ، وربما تكون مكتبة FHE الأكثر اكتمالا في السوق.
استكشف OpenFHE التعاون مع مكتبة تسريع CPU من Intel واستخدم واجهة CUDA من NVIDIA لتسريع GPU. ومع ذلك ، توقف الدعم CUDA الأخير ل FHE في عام 2018 ، دون العثور على تحديثات. التصحيحات مرحب بها إذا كانت خاطئة.
يدعم OpenFHE لغات C ++ و Python ، مع API Rust قيد التطوير ، بهدف توفير إمكانات معيارية وشاملة وشاملة عبر الأنظمة الأساسية. بالنسبة لمطوري Web2 ، هذا هو أبسط حل جاهز.
بالنسبة لمطوري Web3 ، تزداد الصعوبة. محدودة بسبب ضعف قوة الحوسبة ، لا يمكن لمعظم السلاسل العامة الدعم خوارزميات FHE. تفتقر النظم الإيكولوجية بيتكوين و إثيريوم حاليا إلى "الطلب الاقتصادي" على FHE. ألهم الطلب على نقل البيانات L2—>L1 الفعال هبوط خوارزمية ZK. FHE من أجل FHE يشبه ضرب المسامير بمطرقة ، وإجبار المباراة ، وزيادة التكاليف.
FHE + EVM مبدأ العمل
ستوضح الأقسام التالية بالتفصيل الصعوبات الحالية وسيناريوهات الهبوط المحتملة ، مما يمنح مطوري Web3 الثقة بشكل أساسي. في عام 2024 ، تلقت Zama أكبر التمويل متعلقة ب FHE في التشفير ، بقيادة Multicoin ، وجمعت 73 مليون دولار. لدى Zama مكتبة خوارزميات TFHE و fhEVM تدعم تطوير سلسلة متوافقة مع EVM قادرة على FHE.
لا يمكن حل مشكلات الكفاءة إلا من خلال التعاون بين البرمجيات والأجهزة. إحدى المشكلات هي أنه لا EVM تشغيل عقود FHE مباشرة ، ولا تتعارض مع حل fhEVM الخاص ب Zama. قامت Zama ببناء سلسلة تدمج ميزات FHE في الأصل. على سبيل المثال ، تخطط Shiba Inu لسلسلة Layer 3 بناء على حل Zama. إن إنشاء سلسلة جديدة تدعم FHE ليس بالأمر الصعب ، ولكن تمكين إثيريوم EVM من نشر عقود FHE يتطلب الدعم Opcode من إثيريوم. والخبر السار هو أن Fair Math و OpenFHE شاركا في استضافة مسابقة FHERMA ، وتشجيع المطورين على إعادة كتابة Opcode الخاص ب EVM ، واستكشاف إمكانيات التكامل.
مشكلة أخرى هي تسريع الأجهزة. يمكن للسلاسل العامة عالية الأداء مثل Solana التي تدعم أصلا نشر عقد FHE أن تطغى على عقدها. تشتمل أجهزة FHE الأصلية على 3PU™ (وحدة معالجة حماية الخصوصية) من Chain Reaction ، وهو حل ASIC. يستكشف Zama و Inco إمكانيات تسريع الأجهزة. على سبيل المثال ، يبلغ TPS Zama الحالي حوالي 5 ، ويحقق Inco 10 TPS ، ويعتقد Inco FPGA تسريع الأجهزة يمكن أن يعزز TPS إلى 100-1000.
لا يجب أن تكون مخاوف السرعة مفرطة. يمكن أن تتكيف حلول تسريع أجهزة ZK الحالية مع حلول FHE. وبالتالي ، لن تبالغ المناقشات في تصميم مشكلات السرعة ولكنها تركز على إيجاد السيناريوهات وحل توافق EVM.
عندما قادت Multicoin الاستثمار في Zama ، أعلنوا بجرأة أن ZKP هو شيء من الماضي وأن FHE يمثل المستقبل. يبقى أن نرى ما إذا كان هذا التنبؤ سيتحقق ، لأن الواقع غالبا ما يكون صعبا. بعد Zama ، شكلت Inco Network و Fhenix تحالفا خفيا في النظام البيئي fhEVM ، يركز كل منهما على جوانب مختلفة ولكنه يعمل بشكل عام على دمج FHE مع النظام البيئي EVM.
التوقيت هو المفتاح ، لذلك دعونا نبدأ بجرعة من الواقعية.
قد يكون عام 2024 عاما كبيرا بالنسبة ل FHE ، لكن Elusiv ، الذي بدأ في عام 2022 ، قد توقف بالفعل عن العمل. كان Elusiv في البداية عبارة عن "تجمع مظلم" بروتوكول على Solana ، ولكن الآن تم حذف مستودع التعليمات البرمجية والوثائق الخاصة به.
في نهاية المطاف ، لا يزال يتعين استخدام FHE ، كجزء من مكون تقني ، جنبا إلى جنب مع تقنيات مثل MPC / ZKP. نحن بحاجة إلى دراسة كيف يمكن ل FHE تغيير نموذج blockchain الحالي.
أولا ، من الضروري أن نفهم أن مجرد التفكير في FHE سيعزز الخصوصية وبالتالي يكون له قيمة اقتصادية غير دقيق. من الممارسات السابقة ، لا يهتم مستخدمو Web3 أو داخل السلسلة كثيرا بالخصوصية ما لم توفر قيمة اقتصادية. على سبيل المثال ، يستخدم المتسللون Tornado Cash لإخفاء الأموال المسروقة ، بينما يفضل المستخدمون العاديون Uniswap لأن استخدام Tornado Cash يتكبد وقتا إضافيا أو تكاليف اقتصادية.
التكلفة التشفير ل FHE تزيد من عبء كفاءة داخل السلسلة الضعيفة بالفعل. لا يمكن تعزيز حماية الخصوصية إلا على نطاق واسع إذا كانت هذه التكلفة تجلب فوائد كبيرة. على سبيل المثال ، الإصدار السندات وتداولها في اتجاه RWA. في يونيو 2023 ، أصدرت BOC International "ملاحظات رقمية منظمة بلوكتشين" من خلال UBS في هونغ كونغ لعملاء آسيا والمحيط الهادئ ، مدعية أنها تستخدم إثيريوم ، ومع ذلك لا يمكن العثور على عنوان العقد وعنوان التوزيع. إذا كان بإمكان أي شخص تحديد موقعه ، فيرجى تقديم المعلومات.
يسلط هذا المثال الضوء على أهمية FHE. يحتاج العملاء المؤسسيون إلى استخدام سلاسل الكتل العامة ولكنهم لا يريدون الكشف عن جميع المعلومات. لذلك ، فإن ميزة FHE في عرض النص المشفر ، والتي يمكن تداولها مباشرة ، أكثر ملاءمة من ZKP.
بالنسبة لمستثمري التجزئة الأفراد ، لا تزال FHE بنية تحتية أساسية بعيدة نسبيا. تشمل حالات الاستخدام المحتملة مكافحة MEV ، والمعاملات الخاصة ، والشبكات الأكثر أمانا ، ومنع التطفل من طرف ثالث. ومع ذلك ، فهذه ليست احتياجات أساسية ، واستخدام FHE الآن يؤدي بالفعل إلى إبطاء الشبكة. بصراحة ، لم تحن اللحظة الحاسمة ل FHE بعد.
في النهاية ، الخصوصية ليست مطلبا قويا. قلة من الناس على استعداد لدفع علاوة مقابل الخصوصية كخدمة عامة. نحن بحاجة إلى إيجاد سيناريوهات حيث يمكن للميزات القابلة للحساب للبيانات المشفرة في FHE توفير التكاليف أو تحسين كفاءة المعاملات ، مما يولد زخما يحركه السوق. على سبيل المثال ، هناك العديد من الحلول المضادة MEV ، ويمكن للعقد المركزية حل المشكلة. لا يعالج FHE نقاط الألم مباشرة.
قضية أخرى هي كفاءة الحوسبة. على السطح ، هذه مشكلة فنية تتطلب تسريع الأجهزة أو تحسين الخوارزمية ، ولكنها في الأساس نقص في الطلب في السوق ، مع عدم وجود حافز لأطراف المشروع للمنافسة. نتائج كفاءة الحوسبة من المنافسة. على سبيل المثال ، في الطلب المزدهر في السوق ، تتنافس طرق SNARK و STARK ، مع العديد من ZK Rollups التي تتنافس بشدة من لغات البرمجة إلى التوافق. كان تطور ZK سريعا تحت ضغط الأموال الساخنة.
سيناريوهات التطبيق والتنفيذ هي نقاط الاختراق ل FHE لتصبح بنية تحتية blockchain. بدون اتخاذ هذه الخطوة ، لن تكتسب FHE زخما في صناعة التشفير ، ويمكن للمشاريع الكبرى العبث فقط في مجالاتها الصغيرة.
من ممارسات Zama وشركائها ، هناك إجماع على إنشاء سلاسل جديدة خارج إثيريوم وإعادة استخدام ERC-20 والمكونات والمعايير التقنية الأخرى لتشكيل سلاسل FHE L1 / L2 المرتبطة ب إثيريوم. يسمح هذا النهج بالاختبار المبكر وبناء المكونات الأساسية ل FHE. العيب هو أنه إذا لم الدعم إثيريوم خوارزميات FHE ، فستكون حلول السلسلة الخارجية محرجة دائما.
يدرك زاما أيضا هذه المشكلة. إلى جانب المكتبات ذات الصلة ب FHE المذكورة أعلاه ، بدأت المنظمة FHE.org ورعت المؤتمرات ذات الصلة لترجمة المزيد من الإنجازات الأكاديمية إلى تطبيقات هندسية.
اتجاه تطوير Inco Network هو "طبقة حوسبة خصوصية عالمية" ، وهي في الأساس نموذج مزود خدمة الاستعانة بمصادر خارجية للحوسبة. قامت ببناء شبكة FHE EVM L1 على أساس Zama. استكشاف مثير للاهتمام هو التعاون مع الرسائل عبر السلاسل بروتوكول Hyperlane ، والتي يمكنها نشر آليات اللعبة من سلسلة أخرى متوافقة مع EVM على Inco. عندما تتطلب اللعبة حساب FHE ، يستدعي Hyperlane قوة حوسبة Inco ثم يعيد النتائج فقط إلى السلسلة الأصلية.
لتحقيق مثل هذه السيناريوهات التي تصورتها Inco ، يجب أن تثق السلاسل المتوافقة مع EVM في مصداقية Inco ، ويجب أن تكون قوة الحوسبة في Inco قوية بما يكفي للتعامل مع التزامن العالي ومتطلبات وقت الإستجابة المنخفضة لألعاب blockchain ، وهو أمر صعب للغاية.
لتوسيع هذا ، يمكن لبعض zkVMs أيضا أن تعمل كمزودي الاستعانة بمصادر خارجية للحوسبة FHE. على سبيل المثال ، يتمتع RISC Zero بهذه الإمكانية. الخطوة التالية في التصادم بين منتجات ZK و FHE قد تثير المزيد من الأفكار.
علاوة على ذلك ، تهدف بعض المشاريع إلى أن تكون أقرب إلى إثيريوم أو أن تصبح جزءا منه. يمكن ل Inco استخدام حل Zama ل L1 ، ويمكن ل Fhenix استخدام حل Zama ل EVM L2. حاليا ، لا تزال تتطور ، مع العديد من الاتجاهات المحتملة. من غير الواضح ما هو المنتج الذي سيهبطون عليه في النهاية. قد يكون L2 يركز على قدرات FHE.
بالإضافة إلى ذلك ، هناك مسابقة FHERMA المذكورة سابقا. يمكن للمطورين البارعين إثيريوم في الجمهور تجربتها ، مما يساعد FHE على الهبوط مع كسب المكافآت.
هناك أيضا مشاريع مثيرة للاهتمام مثل Sunscreen و Mind Network. يهدف واقي الشمس ، الذي تديره Ravital بشكل أساسي ، إلى تطوير مترجم FHE مناسب باستخدام خوارزمية BFV ولكنه لا يزال في مراحل الاختبار والتجربة ، بعيدا عن التطبيق العملي.
أخيرا ، تركز Mind Network على الجمع بين FHE والسيناريوهات الحالية مثل إعادة التخزين ، ولكن كيف سيتم تحقيق ذلك يبقى أن نرى.
في الختام ، تم تغيير اسم Elusiv الآن إلى Arcium وتلقى التمويل جديدة ، وتحول إلى حل "FHE مواز" لتحسين كفاءة تنفيذ FHE.
يبدو أن هذه المقالة تناقش نظرية وممارسة FHE ، ولكن الموضوع الأساسي هو توضيح تاريخ تطور تقنية التشفير. هذا ليس تماما نفس التكنولوجيا المستخدمة في العملات المشفرة. لدى ZKP و FHE العديد من أوجه التشابه ، أحدها جهودهما للحفاظ على شفافية blockchain مع الحفاظ على الخصوصية. تهدف ZKP إلى تقليل التكاليف الاقتصادية في تفاعلات L2 <> L1 ، بينما لا تزال FHE تبحث عن أفضل سيناريو تطبيق.
تصنيف الحل:
إن الطريق أمامنا طويل ومليء بالتحديات. تواصل FHE استكشافها. بناء على علاقتها مع إثيريوم ، يمكن تقسيمها إلى ثلاثة أنواع:
على عكس ZK ، التي شهدت فقط إطلاق سلسلة عملية وتسريع الأجهزة في مراحل لاحقة ، تقف FHE على أكتاف عمالقة ZK. يعد إنشاء سلسلة FHE الآن أبسط مهمة ، لكن دمجها مع إثيريوم يظل الأكثر تحديا.
فكر يوميا في موقع FHE المستقبلي في عالم blockchain: