全同態加密技術在區塊鏈領域的應用與發展

密碼學技術一直在人類文明進步中發揮重要作用,尤其在信息安全和隱私保護方面不可或缺。非對稱加密和哈希函數等技術爲比特幣的誕生奠定了基礎,開啓了區塊鏈新時代。隨着行業發展,零知識證明、多方計算和全同態加密等前沿技術不斷湧現。其中全同態加密(FHE)作爲加密學聖杯之一,允許在不解密的情況下對加密數據進行任意計算,爲多個領域帶來新的可能性。

FHE 概述

全同態加密(FHE)允許對密文進行無限次計算和操作,同時保持與明文的數學屬性一致。FHE 的實現基於復雜的數學算法,對計算資源要求很高。目前微軟的 SEAL 和 Zama 的 TFHE 是兩個主要的開源 FHE 庫。

FHE 的基本流程包括:生成密鑰對、加密數據、進行同態計算、解密結果。其中解密密鑰的管理至關重要,可採用閾值多方安全計算方案來提高安全性。

區塊鏈上的 FHE 實現

將 FHE 應用於區塊鏈,理想方式是封裝爲智能合約代碼庫。這要求虛擬機支持 FHE 所需的特定指令集。fhEVM 是 Zama 公司開發的支持 Solidity 實現隱私計算的全同態 EVM。它通過預編譯合約提供 FHE 操作支持,並設計了專門的內存區域存儲 FHE 密文。

FHE-Rollups 解決方案

Fhenix 提出了 FHE-Rollups 的 Layer2 解決方案,將 fhEVM 與 Rollup 技術結合。它採用 Optimistic Rollups 方案,包括欺詐證明、fheOS 核心庫和閾值服務網路等組件。Fhenix Frontier 已發布首個公開版本,提供了相關開發工具和文檔。

Chain-Agnostic 的 FHE Coprocessors

Fhenix 引入 Relay 模塊,使各類區塊鏈網路能接入 FHE Coprocessors。通過 EigenLayer 的 Restaking 機制,提高了 FHE Coprocessors 的效率。使用流程包括應用合約調用、Relay 轉發、FHE 計算、結果驗證等步驟。

FHE 的應用場景

FHE 技術在全鏈遊戲、DeFi 和 AI 等領域有廣闊應用前景:

• 爲遊戲提供加密保障,防止實時操縱
• 保護 DeFi 中的敏感數據,降低 MEV 風險
• 在保護隱私的前提下進行 AI 模型訓練

FHE 生態發展

除 Zama 和 Fhenix 外,FHE 生態還包括 Sunscreen、Mind Network、PADO Labs、Arcium 等多個項目。非營利機構如 FHE.org 和 FHE Onchain 爲學術研究和教育普及做出貢獻。

FHE 技術已獲得廣泛認可,包括以太坊創始人 Vitalik Buterin 的支持。隨着新項目不斷湧現,市場資金持續注入,FHE 技術有望迎來爆發性發展。