ArkStream Capital: Mengapa kami berinvestasi di jalur FHE?

Kata pengantar

Di masa lalu, teknologi kriptografi telah memainkan peran penting dalam kemajuan peradaban manusia, terutama di bidang keamanan informasi dan perlindungan privasi. Teknologi ini tidak hanya memberikan perlindungan yang kuat untuk transmisi dan penyimpanan data di berbagai bidang, tetapi juga sistem kunci publik-swasta enkripsi asimetris dan fungsi hash-nya diintegrasikan secara kreatif oleh Satoshi Nakamoto pada tahun 2008 untuk merancang mekanisme proof-of-work guna memecahkan masalah double-spending, sehingga mendorong lahirnya Bitcoin, mata uang digital revolusioner, dan membuka era baru bagi industri blockchain.

Dengan evolusi berkelanjutan dan perkembangan pesat industri blockchain, serangkaian teknologi kriptografi mutakhir terus bermunculan, di antaranya zero-knowledge proof (ZKP), multi-party computation (MPC), dan fully homomorphic encryption (FHE) yang paling menonjol. Teknologi ini telah banyak digunakan dalam berbagai skenario, seperti ZKP yang dikombinasikan dengan solusi Rollup untuk memecahkan masalah segitiga mustahil blockchain, dan MPC yang dikombinasikan dengan sistem kunci publik-swasta untuk mempromosikan penerapan portal pengguna berskala besar (Adopsi Massal). Sedangkan untuk enkripsi homomorfik penuh FHE, yang dipandang sebagai salah satu cawan suci kriptografi, karakteristiknya yang unik memungkinkan pihak ketiga untuk melakukan sejumlah kalkulasi dan operasi pada data terenkripsi tanpa dekripsi, sehingga mewujudkan komputasi privasi on-chain yang dapat dikomposisi, yang menghadirkan kemungkinan baru ke berbagai bidang dan skenario.

Tinjauan singkat tentang FHE

Ketika kita berbicara tentang FHE (Fully Homomorphic Encryption), pertama-tama kita dapat memahami makna di balik namanya. Pertama-tama, HE adalah singkatan dari homomorphic encryption technology, yang fitur intinya adalah memungkinkan kalkulasi dan operasi pada ciphertext, dan operasi ini dapat langsung dipetakan ke plaintext, yaitu, properti matematika dari data terenkripsi tetap tidak berubah. Huruf F dalam FHE berarti bahwa homomorfisme ini telah mencapai level baru, yang memungkinkan kalkulasi dan operasi tak terbatas pada data terenkripsi.

Untuk membantu pemahaman, kami memilih fungsi linear paling sederhana sebagai algoritma enkripsi, dan menggabungkan operasi tunggal untuk mengilustrasikan homomorfisme penjumlahan dan homomorfisme perkalian. Tentu saja, FHE yang sebenarnya menggunakan serangkaian algoritma matematika yang lebih kompleks, dan algoritma ini memiliki persyaratan yang sangat tinggi untuk sumber daya komputasi (CPU dan memori).

Meskipun prinsip matematika FHE sangat mendalam dan kompleks, kami tidak akan membahasnya secara terperinci di sini. Perlu disebutkan bahwa di bidang enkripsi homomorfik, selain FHE, ada dua bentuk lain: enkripsi homomorfik parsial dan enkripsi homomorfik parsial. Perbedaan utama di antara keduanya adalah jenis operasi yang didukung dan jumlah operasi yang diizinkan, tetapi keduanya juga menyediakan kemungkinan untuk mewujudkan kalkulasi dan operasi data terenkripsi. Namun, agar kontennya tetap ringkas, kami tidak akan membahasnya secara mendalam di sini.

Dalam industri FHE, meskipun ada banyak perusahaan terkenal yang terlibat dalam penelitian dan pengembangan, Microsoft dan Zama telah menunjukkan ketersediaan dan pengaruh yang tak tertandingi dengan produk sumber terbuka (basis kode) mereka yang luar biasa. Mereka menyediakan implementasi FHE yang stabil dan efisien bagi para pengembang, dan kontribusi ini telah sangat mendorong pengembangan berkelanjutan dan penerapan teknologi FHE secara luas.

SEAL Microsoft: Pustaka FHE yang dibuat dengan cermat oleh Microsoft Research yang tidak hanya mendukung enkripsi homomorfik penuh, tetapi juga kompatibel dengan enkripsi homomorfik parsial. SEAL menyediakan antarmuka C++ yang efisien dan secara signifikan meningkatkan kinerja dan efisiensi komputasi dengan mengintegrasikan berbagai algoritme dan teknologi pengoptimalan.

Zamas TFHE: adalah pustaka sumber terbuka yang berfokus pada enkripsi homomorfik penuh berperforma tinggi. TFHE menyediakan layanan melalui antarmuka bahasa C dan menggunakan serangkaian teknik dan algoritme pengoptimalan tingkat lanjut untuk mencapai kecepatan komputasi yang lebih cepat dan konsumsi sumber daya yang lebih rendah.

Menurut ide yang paling sederhana, proses operasi pengalaman FHE adalah sebagai berikut:

• Hasilkan kunci: Hasilkan sepasang kunci publik dan privat menggunakan pustaka/kerangka kerja FHE.

• Data terenkripsi: Gunakan kunci publik untuk mengenkripsi data yang perlu diproses oleh perhitungan FHE.

• Lakukan komputasi homomorfik: Gunakan fungsi komputasi homomorfik yang disediakan oleh pustaka FHE untuk melakukan berbagai operasi komputasi pada data terenkripsi, seperti penjumlahan dan perkalian.

• Hasil dekripsi: Ketika hasil perhitungan perlu dilihat, pengguna yang sah menggunakan kunci pribadi untuk mendekripsi hasil perhitungan.

Dalam praktik FHE, skema pengelolaan kunci dekripsi (pembuatan, peredaran, dan penggunaan, dsb.) sangatlah penting. Karena hasil perhitungan dan operasi data terenkripsi perlu didekripsi untuk digunakan pada waktu dan skenario tertentu, kunci dekripsi menjadi inti untuk memastikan keamanan dan integritas data asli dan yang telah diproses. Mengenai pengelolaan kunci dekripsi, skemanya sebenarnya memiliki banyak kesamaan dengan pengelolaan kunci tradisional, tetapi mengingat kekhususan FHE, strategi yang lebih ketat dan terperinci juga dapat dirancang.

Untuk blockchain, karena desentralisasi, transparansi, dan kekekalannya, pengenalan skema komputasi aman multipihak (TMPC) ambang batas merupakan opsi yang sangat menjanjikan. Skema ini memungkinkan beberapa peserta untuk mengelola dan mengendalikan kunci dekripsi secara bersama-sama. Hanya ketika jumlah ambang batas yang telah ditetapkan (yaitu jumlah peserta) tercapai, data dapat berhasil didekripsi. Hal ini tidak hanya meningkatkan keamanan manajemen kunci, tetapi juga mengurangi risiko peretasan satu node, sehingga memberikan jaminan yang kuat untuk penerapan FHE dalam lingkungan blockchain.

fhEVM meletakkan fondasinya

Dari perspektif intrusi minimal, cara ideal untuk mengimplementasikan FHE pada blockchain adalah dengan merangkumnya sebagai basis kode kontrak pintar umum untuk memastikan portabilitas dan fleksibilitas. Namun, premis solusi ini adalah bahwa mesin virtual kontrak pintar harus mendukung terlebih dahulu rangkaian instruksi spesifik dari operasi matematika kompleks dan operasi kriptografi yang diperlukan oleh FHE. Jika mesin virtual tidak dapat memenuhi persyaratan ini, maka perlu untuk menyesuaikan dan mengubah arsitektur inti mesin virtual secara mendalam untuk beradaptasi dengan kebutuhan algoritma FHE sehingga dapat mencapai integrasi yang mulus.

Sebagai mesin virtual yang diadopsi secara luas dan telah lama terbukti, EVM secara alami menjadi pilihan pertama untuk mengimplementasikan FHE. Namun, hanya ada sedikit praktisi di bidang ini. Di antara mereka, kami sekali lagi melihat Zama, perusahaan yang membuka sumber TFHE. Ternyata Zama tidak hanya menyediakan pustaka TFHE dasar, tetapi juga, sebagai perusahaan teknologi yang berfokus pada penerapan teknologi FHE ke bidang kecerdasan buatan dan blockchain, telah meluncurkan dua produk sumber terbuka yang penting: Concrete ML dan fhEVM. Concrete ML berfokus pada komputasi privasi pembelajaran mesin. Melalui Concrete ML, ilmuwan data dan praktisi ML dapat melatih dan menyimpulkan model pembelajaran mesin pada data sensitif sambil melindungi privasi, sehingga memanfaatkan sepenuhnya sumber daya data tanpa khawatir tentang kebocoran privasi. Produk lain, fhEVM, adalah EVM yang sepenuhnya homomorfik yang mendukung Solidity untuk mengimplementasikan komputasi privasi. fhEVM memungkinkan pengembang untuk menggunakan teknologi enkripsi yang sepenuhnya homomorfik dalam kontrak pintar Ethereum untuk mencapai perlindungan privasi dan komputasi yang aman.

Dengan membaca dokumentasi fhEVM, kami mempelajari bahwa fitur inti fhEVM adalah:

• fhEVM: Pada level bytecode non-EVM, ia menyediakan dukungan FHE dalam bentuk fungsi tertanam dengan mengintegrasikan beberapa kontrak yang telah dikompilasi sebelumnya dalam berbagai status pustaka FHE sumber terbuka Zama. Selain itu, memori EVM dan area penyimpanan khusus dibuat khusus untuk FHE guna menyimpan, membaca, menulis, dan memverifikasi ciphertext FHE;

• Mekanisme dekripsi berdasarkan desain protokol ambang batas terdistribusi: mendukung kunci FHE global dan penyimpanan kunci enkripsi on-chain untuk data terenkripsi campuran antara beberapa pengguna dan beberapa kontrak, dan mekanisme enkripsi asinkron untuk berbagi kunci dekripsi antara beberapa validator menggunakan skema komputasi aman multi-pihak ambang batas;

• Pustaka kontrak Solidity yang menurunkan ambang batas bagi pengembang untuk digunakan: tipe data enkripsi FHE, tipe operasi, panggilan dekripsi, dan keluaran enkripsi dirancang;

Zamas fhEVM menyediakan titik awal yang solid untuk teknologi FHE dalam aplikasi blockchain, tetapi mengingat bahwa Zama terutama berfokus pada penelitian dan pengembangan teknologi, solusinya lebih bersifat teknis, dan relatif sedikit pertimbangan dalam implementasi teknik dan aplikasi komersial. Oleh karena itu, dalam proses mempromosikan fhEVM ke aplikasi praktis, mungkin akan menghadapi berbagai tantangan tak terduga, termasuk namun tidak terbatas pada hambatan teknis dan pengoptimalan kinerja.

Membangun Ekosistem FHE-Rollups

fhEVM murni itu sendiri tidak dapat membentuk proyek atau ekosistem yang lengkap dengan sendirinya. Ia lebih seperti salah satu klien yang beragam dalam ekosistem Ethereum. Jika fhEVM ingin menjadi proyek independen, ia harus bergantung pada arsitektur tingkat rantai publik atau mengadopsi solusi Lapisan 2/Lapisan 3. Arah pengembangan rantai publik FHE mau tidak mau harus memecahkan cara mengurangi redundansi dan pemborosan sumber daya komputasi FHE di antara node validator yang terdistribusi. Sebaliknya, solusi Lapisan 2/Lapisan 3, yang ada sebagai lapisan eksekusi rantai publik itu sendiri, dapat mendistribusikan pekerjaan komputasi ke sejumlah kecil node, sehingga sangat mengurangi besarnya overhead komputasi. Karena alasan ini, Fhenix, sebagai pelopor, secara aktif mengeksplorasi kombinasi fhEVM dan teknologi Rollup, dan mengusulkan untuk membangun solusi Lapisan 2 tipe FHE-Rollups yang canggih.

Mengingat bahwa teknologi ZK Rollups melibatkan mekanisme ZKP yang kompleks dan memerlukan sumber daya komputasi yang besar untuk menghasilkan bukti yang diperlukan untuk verifikasi, dikombinasikan dengan karakteristik FHE itu sendiri, penerapan solusi FHE-Rollups secara langsung berdasarkan ZK Rollups akan menghadapi banyak tantangan. Oleh karena itu, pada tahap ini, dibandingkan dengan ZK Rollups, lebih praktis dan efisien untuk menggunakan solusi Optimistic Rollups sebagai pilihan teknis Fhenix.

Tumpukan teknologi Fhenix terutama mencakup komponen-komponen utama berikut: Varian pembuktian penipuan Arbitrum Nitros, yang dapat melakukan pembuktian penipuan di WebAssembly, sehingga logika FHE dapat dikompilasi ke dalam WebAssembly untuk operasi yang aman. Pustaka inti fheOS menyediakan semua fungsi yang diperlukan untuk mengintegrasikan logika FHE ke dalam kontrak pintar. Threshold Service Network (TSN) adalah komponen penting lainnya, yang menjadi tuan rumah kunci jaringan bersama yang rahasia, membaginya menjadi beberapa salinan menggunakan teknologi berbagi rahasia dengan algoritma tertentu untuk memastikan keamanan, dan bertanggung jawab atas tugas-tugas seperti mendekripsi data bila diperlukan.

Berdasarkan tumpukan teknologi di atas, Fhenix merilis versi publik pertamanya, Fhenix Frontier. Meskipun ini adalah versi awal dengan banyak keterbatasan dan fungsi yang hilang, versi ini telah menyediakan petunjuk yang komprehensif untuk penggunaan basis kode kontrak pintar, API Solidity, rangkaian alat pengembangan kontrak (seperti Hardhat/Remix), pustaka JavaScript interaktif front-end, dll. Pengembang dan pihak proyek ekologi yang tertarik dengan ini dapat merujuk ke dokumentasi resmi untuk eksplorasi.

Koprosesor FHE Agnostik Rantai

Berdasarkan FHE-Rollups, Fhenix dengan cerdik memperkenalkan modul Relay, yang bertujuan untuk mengaktifkan berbagai rantai publik, jaringan L2 dan L3, sehingga mereka dapat mengakses FHE Coprocessors dan menggunakan fungsi FHE. Ini berarti bahwa meskipun Host Chain asli tidak mendukung FHE, sekarang secara tidak langsung dapat menikmati fungsi FHE yang hebat. Namun, karena periode tantangan pembuktian FHE-Rollups biasanya selama 7 hari, hal ini telah membatasi penerapan FHE secara luas sampai batas tertentu. Untuk mengatasi tantangan ini, Fhenix bekerja sama dengan EigenLayer untuk menyediakan saluran yang lebih cepat dan lebih nyaman untuk layanan FHE Coprocessors melalui mekanisme EigenLayers Resttaking, yang sangat meningkatkan efisiensi dan fleksibilitas seluruh FHE Coprocessors.

Alur kerja untuk menggunakan Koprosesor FHE sangatlah mudah:

1. Kontrak aplikasi memanggil FHE Coprocessor pada Host Chain untuk melakukan perhitungan kriptografi

2. Permintaan antrian kontrak relay

3. Node Relay mendengarkan kontrak Relay dan meneruskan panggilan ke Fhenix Rollup khusus

4. FHE Rollup melakukan operasi komputasi FHE

5. Keluaran dekripsi jaringan ambang batas

6. Node relai mengirimkan hasil dan bukti optimis kembali ke kontrak

7. Kontrak memverifikasi bukti optimis dan mengirimkan hasilnya ke pemanggil

8. Terapkan kontrak dan terus jalankan kontrak berdasarkan hasil panggilan

Panduan Partisipasi Fhenix

Jika Anda seorang pengembang, Anda dapat mempelajari dokumentasi Fhenix dan mengembangkan aplikasi berbasis FHE Anda sendiri berdasarkan dokumen-dokumen ini untuk mengeksplorasi potensinya dalam aplikasi praktis.

Jika Anda seorang pengguna, Anda sebaiknya mencoba dApps yang disediakan oleh Fhenixs FHE-Rollups untuk merasakan keamanan data dan perlindungan privasi yang dibawa oleh FHE.

Jika Anda seorang peneliti, sangat disarankan agar Anda membaca dokumentasi Fhenix dengan saksama untuk mendapatkan pemahaman yang lebih mendalam tentang prinsip, detail teknis, dan prospek aplikasi FHE sehingga Anda dapat memberikan kontribusi yang lebih berharga di bidang penelitian Anda.

Praktik Terbaik FHE

Teknologi FHE telah menunjukkan berbagai macam prospek aplikasi, terutama di bidang permainan rantai penuh, DeFi, dan AI. Kami sangat yakin bahwa teknologi ini memiliki potensi pengembangan yang besar dan ruang aplikasi yang luas di bidang-bidang berikut:

• Game rantai penuh yang dilindungi privasi: Teknologi FHE memberikan perlindungan enkripsi yang kuat untuk transaksi keuangan dan operasi pemain dalam ekonomi game, yang secara efektif mencegah manipulasi waktu nyata dan memastikan keadilan dan ketidakberpihakan dalam game. Pada saat yang sama, FHE juga dapat menganonimkan aktivitas pemain, yang secara signifikan mengurangi risiko kebocoran aset keuangan dan informasi pribadi pemain, sehingga melindungi keamanan privasi pemain dalam semua aspek.

• DeFi/MEV: Dengan pesatnya perkembangan aktivitas DeFi, banyak operasi DeFi telah menjadi target serangan MEV di Dark Forest. Untuk mengatasi tantangan ini, FHE dapat secara efektif melindungi data sensitif yang tidak ingin diungkapkan DeFi, seperti kuantitas posisi, jalur likuidasi, slippage transaksi, dll., sekaligus memastikan kalkulasi dan pemrosesan logika bisnis. Dengan menerapkan FHE, kesehatan DeFi on-chain dapat ditingkatkan secara signifikan, sehingga sangat mengurangi frekuensi perilaku MEV yang buruk.

• AI: Pelatihan model AI bergantung pada kumpulan data. Dalam hal penggunaan data individual untuk pelatihan, memastikan keamanan data sensitif individual menjadi premis utama. Karena alasan ini, teknologi FHE telah menjadi solusi ideal untuk melatih model AI dengan data privasi individual. Teknologi ini memungkinkan AI untuk memproses data terenkripsi, sehingga menyelesaikan proses pelatihan tanpa membocorkan informasi sensitif pribadi apa pun.

Pengakuan Masyarakat terhadap FHE

Perkembangan teknologi tidak dapat dicapai hanya dengan karakteristik inti yang dimilikinya. Untuk mencapai kematangan dan kemajuan teknologi yang berkelanjutan, teknologi harus bergantung pada peningkatan berkelanjutan penelitian dan pengembangan akademis dan pembangunan kekuatan komunitas secara aktif. Dalam hal ini, FHE disebut sebagai cawan suci komunitas kriptografi, dan potensi serta nilainya telah lama diakui secara luas. Pada tahun 2020, Vitalik Buterin sangat mengakui dan mendukung teknologi FHE dalam artikelnya Exploring Fully Homomorphic Encryption. Baru-baru ini, ia kembali berbicara di media sosial, yang tidak diragukan lagi memperkuat posisi ini dan menyerukan lebih banyak sumber daya dan kekuatan untuk pengembangan teknologi FHE. Sejalan dengan itu, munculnya proyek-proyek baru, organisasi penelitian dan pendidikan nirlaba, dan suntikan dana pasar yang terus-menerus semuanya tampaknya menunjukkan bahwa pendahuluan ledakan teknologi akan segera terdengar.

Potensi Ekosistem Awal FHE

Pada tahap awal pengembangan ekosistem FHE, selain perusahaan layanan teknologi infrastruktur inti Zama dan proyek Fhenix yang sangat dinantikan, ada serangkaian proyek yang sama luar biasanya yang layak mendapatkan pemahaman dan perhatian mendalam kita:

• Sunscreen: Kompiler FHE yang dibangun melalui pengembangan sendiri, mendukung konversi FHE dalam bahasa pemrograman tradisional, merancang penyimpanan terdesentralisasi ciphertext FHE yang sesuai, dan akhirnya mengeluarkan fitur FHE untuk aplikasi Web3 dalam bentuk SDK

• Mind Network: Dikombinasikan dengan mekanisme EigenLayers Resttaking, jaringan FHE yang dirancang khusus untuk memperluas keamanan untuk jaringan AI dan DePIN

• PADO Labs: Meluncurkan zkFHE, jaringan komputasi terdesentralisasi yang menggabungkan ZKP dan FHE

• **Arcium: **Sebelumnya protokol privasi Solana Elusiv, baru-baru ini berubah menjadi jaringan komputasi rahasia paralel yang dikombinasikan dengan FHE

• Jaringan Inco: Berdasarkan Zamas fhEVM, dengan fokus pada pengoptimalan biaya komputasi dan efisiensi FHE, dan kemudian mengembangkan lapisan ekologi 1 yang lengkap

• Treat: dibuat bersama oleh tim Shiba dan Zama, didedikasikan untuk memperluas FHE Layer 3 ekosistem Shiba

• octra: Jaringan FHE dengan lingkungan eksekusi terisolasi berdasarkan OCaml, AST, ReasonML dan C++

• BasedAI: Jaringan terdistribusi yang mendukung pengenalan kemampuan FHE untuk model LLM

• Encifher: Sebelumnya BananaHQ, sekarang berganti nama menjadi Rize Labs, sedang mengerjakan FHEML di sekitar FHE

• Privasea: Jaringan FHE yang dibangun oleh tim inti NuLink, menggunakan kerangka kerja Concrete ML milik Zama, yang dirancang untuk mencapai perlindungan privasi data selama penalaran ML di bidang AI

Untuk lembaga penelitian dan pendidikan nirlaba, kami sangat merekomendasikan FHE.org dan FHE Onchain, yang menyediakan sumber daya berharga untuk penelitian akademis dan pemasyarakatan pendidikan seluruh ekosistem.

Karena keterbatasan ruang, kami tidak dapat mencantumkan semua proyek unggulan dalam ekosistem FHE. Namun, percayalah bahwa ekosistem ini mengandung potensi dan peluang tak terbatas, yang layak untuk terus dieksplorasi dan dikembangkan secara mendalam.

Meringkaskan

Kami optimis dengan prospek teknologi FHE dan memiliki harapan tinggi untuk proyek Fhenix. Setelah mainnet Fhenix dirilis dan diluncurkan secara resmi, kami berharap aplikasi di berbagai bidang akan ditingkatkan oleh teknologi FHE. Kami sangat yakin bahwa masa depan yang inovatif dan penuh semangat ini sudah di depan mata.

referensi

https://zama.ai/

https://github.com/microsoft/SEAL

https://www.fhenix.io/

https://mindnetwork.xyz/

https://www.inco.org/

https://x.com/treatsforShib

https://docs.octra.org/

https://x.com/encifherio

https://www.getbased.ai/

https://www.privasea.ai/

https://x.com/fhe_org

https://x.com/FHEOnchain

https://vitalik.eth.limo/general/2020/07/20/homomorphic.html

https://x.com/MessariCrypto/status/1720134959875457352

https://foresightnews.pro/article/detail/59947

Artikel ini bersumber dari internet: ArkStream Capital: Mengapa kami berinvestasi di jalur FHE?

Terkait: Dengan laba $4,5 miliar pada kuartal pertama, Tether memasuki penambangan Bitcoin, AI, dan pendidikan

Artikel asli oleh Nina Bambysheva, Forbes Terjemahan asli: Luffy, Foresight News Di saat sebagian besar dunia mata uang kripto runtuh, karena FTX dan raksasa industri lainnya gagal, Tether menonjol dari yang lain dan berkembang pesat. Stablecoin USDT Tether melonjak hingga $111 miliar dalam nilai pasar, tiga kali lipat dari pesaing terdekatnya, USDC, yang diterbitkan oleh Circle yang berbasis di Boston. Bisnis Tether patut dibanggakan karena sumber pendanaannya secara efektif gratis, berkat suku bunga yang lebih tinggi pada US Treasuries, yang merupakan sebagian besar cadangan yang mendukung stablecoin kriptonya. Tidak seperti bank tradisional, nasabah yang menyimpan mata uang keras dengan Tether sebagai ganti USDT tidak menerima bunga apa pun. Pada kuartal pertama tahun 2024 saja, Tether melaporkan "hasil keuangan" perusahaan yang belum diaudit sebesar $4,5 miliar dan…