FHE: Gizlilik Hesaplamanın Gelecek Yolu

FHE (Tam Homomorfik Şifreleme), verilerin gizliliğini korurken veri işlemenin gerçekleştirilmesine izin veren, şifreli veriler üzerinde doğrudan hesaplama yapılmasına olanak tanıyan ileri düzey bir şifreleme teknolojisidir. Bu teknoloji, finans, sağlık, bulut bilişim gibi veri gizliliğine duyarlı alanlarda geniş uygulama potansiyeline sahiptir. Ancak, FHE'nin ticarileşmesi hala birçok zorlukla karşı karşıyadır; bu zorlukların başlıca nedenleri, büyük hesaplama ve bellek maliyetleri ile ölçeklenebilirliğin yetersizliğidir.

FHE'nin Temel İlkeleri

FHE'nin temel düşüncesi, karmaşık çok terimli hesaplamalar aracılığıyla orijinal verileri gizlemektir. Özellikle:

1. Bir anahtar polinomu seçin s(x)
2. Rastgele bir çok terimli a(x) oluşturun
3. Küçük bir "gürültü" polinom e(x) oluşturun
4. Şifreli açık metin m: c(x) = m + a(x)*s(x) + e(x)

Şifreyi çözmek için, sadece anahtar s(x)'ı bilmek yeterlidir; bu, c(x)'den m'yi geri kazanmanızı sağlar. Rastgele polinomlar ve gürültü eklenmesi, güvenliği artırmak ve basit tekrarlayan girişlerle düzenin çıkarılmasını önlemek içindir.

Ancak gürültünün getirdiği zorluklar da var - hesaplama sayısı arttıkça, gürültü sürekli birikiyor ve nihayetinde doğru bir şekilde şifreyi çözmeyi imkansız hale getirebiliyor. Bu sorunu çözmek için, FHE birkaç teknoloji kullanmaktadır:

• Anahtar değiştirme: Sıkıştırılmış şifreli metin boyutu
• Modül değiştirme: gürültü artışını kontrol etme
• Bootstrap: Gürültüyü başlangıç seviyesine sıfırla

Bootstrap, gerçek FHE'yi gerçekleştirmenin anahtarıdır, ancak aynı zamanda en fazla hesaplama kaynağını tüketen işlemdir.

FHE'nin Karşılaştığı Zorluklar

FHE'nin en büyük sorunu hesaplama verimliliğinin düşük olmasıdır. Basit işlemler bile, FHE altında hesaplama maliyetleri normal hesaplamaların milyarlarca katı olabilir. Bu durumu iyileştirmek için, Amerika Birleşik Devletleri Savunma Bakanlığı İleri Araştırma Projeleri Ajansı (DARPA) 2021 yılında DPRIVE programını başlattı, hedefi FHE'nin hesaplama hızını normal hesaplamaların 1/10'una çıkarmaktır. Program, aşağıdaki birkaç alanda çalışmalar yapmayı hedeflemektedir:

1. Daha büyük bir modül desteklemek için işlemci kelime uzunluğunu artırın.
2. Özel ASIC işlemcileri geliştirin.
3. MIMD paralel mimarisini inşa et

DPRIVE planının sona ermesine rağmen, ilerlemenin beklenildiği gibi olmadığı görünüyor. Bu, FHE teknolojisinin ticarileşmesinin hala zamana ihtiyacı olduğunu gösteriyor.

FHE'nin Blockchain'deki Uygulamaları

Blok zinciri alanında, FHE öncelikle veri gizliliğini korumak için kullanılır, uygulama senaryoları şunları içerir:

• Zincir üstü gizlilik koruma
• AI eğitim verisi gizliliği
• Zincir Üzerinde Oy Verme Gizliliği
• Zincir Üstü Gizli İşlem İncelemesi
• Potansiyel MEV çözümleri

Ancak, FHE'nin yüksek hesaplama maliyetleri, blockchain üzerindeki uygulamalarında zorluklar yaratmakta ve ağın işlem hacmini önemli ölçüde azaltabilir.

Ana FHE Projeleri

Şu anda FHE alanındaki ana projeler şunlardır:

• Zama: TFHE şemasına dayalı, tam FHE geliştirme yığını sunar
• Fhenix: Gizlilik odaklı Optimism Layer 2 inşa etmek
• Privasea: FHE'nin LLM veri işlemlerindeki uygulamasına odaklanıyor
• Inco Network: FHE tabanlı Layer 1 ağı inşa etmek
• Arcium: FHE, MPC ve ZK gibi çeşitli kriptografi tekniklerini birleştirir.
• Zihin Ağı: Restaking alanında FHE uygulamalarını keşfetmek
• Octra: FHE'yi gerçekleştirmek için benzersiz hypergraphs teknolojisini kullanır.

Gelecek Görünümü

FHE teknolojisi şu anda hala erken aşamada olmasına rağmen, birçok zorlukla karşı karşıya kalmasına rağmen, gizlilik koruma konusundaki potansiyeli göz ardı edilemez. Daha fazla sermaye ve yetenek yatırımı ile özel donanım geliştirilmesi ile FHE'nin gelecekte önemli atılımlar yapması bekleniyor. Özellikle savunma, finans ve sağlık gibi veri gizliliği açısından son derece yüksek gereksinimlere sahip alanlarda, FHE derin değişimlere yol açabilir.

FHE çipinin hayata geçirilmesi, bu teknolojinin ticarileşmesi için kritik bir dönüm noktası olacaktır. Şu anda Intel, Chain Reaction, Optalysys gibi birçok şirket bu alanda araştırmalar yapmaktadır. FHE çipi olgunlaştığında, kuantum hesaplama gibi öncü teknolojilerle birleştiğinde, büyük bir yenilik potansiyelini serbest bırakması beklenmektedir.