FHEとは何ですか？完全な同型暗号化のアプリケーションは何ですか？

完全に同型暗号化（FHE）は、最初に解読せずに暗号化されたデータで計算を実行できる画期的な暗号化手法です。これは、データが処理されている間も機密性を維持できることを意味し、さまざまなアプリケーションで前例のないプライバシーとセキュリティを提供します。暗号通貨の領域では、FHEには、トランザクション処理からスマートコントラクトの実行まで、敏感なデータがどのように処理されるかに革命をもたらす可能性があります。

完全な準同型暗号化とは何ですか？

完全に同種の暗号化（FHE）は、暗号化されたデータで任意の計算を実行できる暗号化の形式です。データを使用する前に復号化する必要がある従来の暗号化方法とは異なり、FHEは、データが計算プロセス全体を通して暗号化されたままにしておくことができます。この機能は、プライバシーとセキュリティが最重要である暗号通貨スペースで特に価値があります。

同種暗号化の概念は、1978年にRivest、Adleman、およびDertouzosによって最初に理論化されましたが、Craig Gentryが完全に近似的な暗号化スキームの最初のもっともらしい構造を提示したのは2009年までではありませんでした。それ以来、さまざまな改善と最適化が行われており、実際のアプリケーションでより実用的になりました。

FHEはどのように機能しますか？

FHEは、特定の数学操作を暗号化されたデータで実行できるという原則に基づいて、結果がプレーンテキストデータで操作が実行された場合と同じように実行できます。これは、FHEが機能する方法の簡略化された概要です。

• 暗号化：データは公開キーを使用して暗号化されます。暗号化されたデータ、または暗号文は、共有または保存されているものです。
• 計算：操作は暗号文で実行されます。これらの操作は、基礎となるプレーンテキストの目的の操作に対応するように設計されています。
• 復号化：計算の結果は秘密鍵を使用して復号化され、まるで操作が平文で実行されたかのように最終結果が得られます。

このプロセスにより、計算中のポイントは、より高いレベルのセキュリティとプライバシーを提供することを保証します。

暗号通貨でのFHEのアプリケーション

FHEには、暗号通貨のエコシステム内に多数のアプリケーションがあり、いくつかの分野でプライバシーとセキュリティを強化しています。

安全なトランザクション処理

暗号通貨取引では、プライバシーが重大な懸念事項です。 FHEは、トランザクションの詳細を暗号化したままにする方法でトランザクションを処理するために使用できます。たとえば、ブロックチェーンはFHEを使用して、トランザクションが完了してブロックチェーンに記録されるまで、関係者の金額または関係者を明らかにすることなく、トランザクションの検証と処理を実行できます。

プライベートスマートコントラクト

スマート契約は、コードに直接書き込まれた条件を伴う自己実行契約です。 FHEを使用すると、スマートコントラクトは暗号化されたデータで実行でき、契約のロジックとデータが秘密になることを保証できます。これは、金融契約や機密事業取引などのデリケートなアプリケーションに特に役立ちます。

機密データ共有

暗号通貨プラットフォームでは、多くの場合、ユーザーや交換などの異なる関係者間でデータを共有する必要があります。 FHEを使用すると、このデータを不正な当事者にさらすことなく共有および処理できます。たとえば、ユーザーは暗号化された財務データを交換と共有でき、実際のデータを表示せずに必要な計算を実行できます。

安全なマルチパーティ計算

複数の当事者がプライベート入力で関数を共同で計算する必要があるシナリオでは、 FHEは安全なマルチパーティ計算を促進できます。これは、個々のデータを公開せずに複数の当事者が協力する必要がある分散型ファイナンス（DEFI）アプリケーションで役立ちます。

暗号通貨システムにFHEを実装します

暗号通貨システムにFHEを実装するには、いくつかのステップと考慮事項が含まれます。

• FHEスキームの選択：Gentry-Halevi-Vaikuntanathan（GHV）スキームやFan-Vercauteren（FV）スキームなど、いくつかのFHEスキームが利用可能です。選択は、パフォーマンスやセキュリティレベルなど、アプリケーションの特定の要件に依存します。
• 既存のシステムとの統合：FHEは、既存のブロックチェーンおよび暗号通貨システムと統合する必要があります。これには、トランザクション処理およびスマートコントラクト実行レイヤーを変更して、FHE操作をサポートすることが含まれます。
• パフォーマンスの最適化：FHE操作は計算集中的です。 FHE実装のパフォーマンスを最適化することは、暗号通貨システムでの実用的な使用には重要です。これには、特殊なハードウェアを使用したり、使用したアルゴリズムの最適化が含まれたりする場合があります。
• セキュリティ監査：暗号通貨システムにおけるセキュリティの重要な性質を考えると、FHE実装が脆弱性を導入しないことを確認するために、徹底的なセキュリティ監査が必要です。

課題と考慮事項

FHEは大きな利点を提供しますが、留意すべき課題と考慮事項もあります。

• 計算オーバーヘッド：FHE操作は計算高価であり、暗号通貨システムのパフォーマンスに影響を与える可能性があります。より良いアルゴリズムとハードウェアの加速により、このオーバーヘッドを減らすための努力が進行中です。
• キー管理：FHEで使用されるキーの管理が重要です。復号化に使用される秘密鍵は、不正アクセスを防ぐために安全に保存され、なんとか管理する必要があります。
• 規制コンプライアンス：暗号通貨システムにFHEの実装も規制要件を検討し、FHEの使用がデータ保護とプライバシーに関する法的義務と矛盾しないことを保証する必要があります。

暗号通貨におけるFHEの実世界の例

いくつかのプロジェクトとイニシアチブが、暗号通貨スペースでのFHEの使用を調査しています。

• ZCASH ：ZCASHは直接FHEを使用していませんが、ZCASHはゼロ知識証明を採用してトランザクションでプライバシーを達成します。 FHEは、これらのプライバシー機能をさらに強化する可能性があります。
• Nucipher ：このプロジェクトは、分散化された主要な管理と暗号化に焦点を当てており、FHEを統合してさらに堅牢なプライバシーソリューションを提供できます。
• Enigma ：Enigmaは、安全なマルチパーティ計算を使用して、プライベートデータの共有と計算を可能にします。 FHEを統合して、これらのオペレーションのセキュリティとプライバシーを強化することができます。

よくある質問

Q：すべての暗号通貨トランザクションを完全にプライベートにするためにFHEを使用できますか？

A：FHEは暗号通貨トランザクションのプライバシーを大幅に向上させることができますが、すべてのトランザクションを完全にプライベートにするには、ブロックチェーンエコシステム全体で包括的な実装が必要になります。さらに、規制および実際的な考慮事項は、完全なプライバシーを達成できる範囲を制限する可能性があります。

Q：FHEは、ゼロ知識証明のような他のプライバシーを強化する技術と比較してどうですか？

A：FHEおよびゼロ知識の証明は、さまざまな目的を果たしますが、補完的なものです。 FHEは暗号化されたデータの計算を許可しますが、ゼロ知識証明により、ある当事者は、ステートメントの有効性を超えた情報を明らかにすることなく、ステートメントが真であることを別の当事者に証明できます。どちらもさまざまな方法でプライバシーを強化するために使用できます。

Q：現在FHEを使用している暗号通貨はありますか？

A：現在、メインネット操作でFHEを使用している主要な暗号通貨はありません。ただし、いくつかのプロジェクトと研究イニシアチブが、プライバシーとセキュリティを強化するために、FHEの暗号通貨システムへの統合を調査しています。

Q：暗号通貨システムでFHEを採用するための主な障壁は何ですか？

A：主な障壁には、FHE操作の計算オーバーヘッド、FHEを既存のシステムと統合する複雑さ、堅牢な主要な管理とセキュリティ監査の必要性が含まれます。これらの障壁を克服するには、暗号化分野とブロックチェーン分野の両方で継続的な研究開発が必要です。