全同态加密技术的崛起：生态现状与发展机遇

密码学技术在人类文明进步中扮演着重要角色,尤其在信息安全和隐私保护领域不可或缺。它为各领域的数据传输和存储提供了保护,其非对称加密公私钥体系和哈希函数更是比特币诞生的基础,开启了区块链新时代。

随着区块链行业发展,一系列前沿密码学技术不断涌现,其中零知识证明、多方计算和全同态加密最为瞩目。这些技术在多个场景中得到广泛应用,如零知识证明结合Rollup解决区块链扩容问题,多方计算推动用户入口的大规模应用。全同态加密作为密码学的重要突破,允许在不解密的情况下对加密数据进行任意计算,为多个领域带来新的可能性。

全同态加密概述

全同态加密(FHE)允许对密文进行计算和操作,这些操作可直接映射到明文上,保持加密数据的数学属性不变。FHE支持对加密数据进行无限次的计算和操作。

虽然FHE的数学原理复杂,但其基本流程可概括为:生成密钥、加密数据、进行同态计算、解密结果。在实践中,解密密钥的管理至关重要。对于区块链而言,引入阈值多方安全计算是一种有潜力的选择,可提高密钥管理安全性并降低单点风险。

fhEVM:全同态加密的基础设施

要在区块链上应用FHE,理想方式是将其封装为智能合约代码库。这需要虚拟机支持FHE所需的复杂数学运算。EVM成为实现FHE的首选,Zama公司推出的fhEVM是支持Solidity实现隐私计算的全同态EVM。

fhEVM的核心特性包括:

• 通过预编译合约提供FHE操作支持
• 为FHE打造特定的EVM内存和存储区域
• 基于分布式阈值协议设计的解密机制
• 降低开发门槛的Solidity合约库

FHE-Rollups:构建FHE生态系统

fhEVM需要依托公链架构或Layer2/Layer3方案。Fhenix作为先行者,探索将fhEVM与Rollup技术结合,构建FHE-Rollups型Layer2解决方案。

Fhenix的技术栈包括:

• Arbitrum Nitro的欺诈证明变种
• 核心库fheOS
• 阈值服务网络(TSN)

Fhenix发布了首个公开版本Frontier,提供了智能合约代码库、Solidity API、开发工具链等。

FHE Coprocessors:跨链FHE解决方案

Fhenix引入Relay模块,使各类公链和Layer2/3网络能接入FHE功能。为克服证明挑战期长的问题,Fhenix与EigenLayer合作,通过Restaking机制提高FHE Coprocessors的效率。

FHE Coprocessors使用流程简单明了,包括调用、请求排队、转发、执行、解密、结果回传等步骤。

FHE的应用前景

FHE在全链游戏、DeFi和AI等领域展现出广阔的应用前景:

• 全链游戏:保护玩家隐私,防止实时操纵
• DeFi/MEV:保护敏感数据,降低MEV风险
• AI:保护个人隐私数据进行模型训练

FHE生态系统概览

除Zama和Fhenix外,FHE生态中还有多个值得关注的项目:

• Sunscreen:自研FHE编译器
• Mind Network:结合EigenLayer的FHE网络
• PADO Labs:融合ZKP和FHE的计算网络
• Arcium:并行机密计算网络
• Inco Network:优化FHE计算的Layer1
• Treat:Shiba生态的FHE Layer3
• octra:支持隔离执行环境的FHE网络
• BasedAI:为LLM引入FHE功能
• Encifher:专注FHEML的项目
• Privasea:面向AI领域的FHE网络

非营利性组织如FHE.org和FHE Onchain为学术研究和教育普及提供资源。

FHE技术前景光明,有望在多个领域带来创新与突破。随着Fhenix等项目的发展,FHE将为区块链应用带来新的可能性。