同音異常とそのアプリケーションシナリオとは何ですか？

同種暗号化は、最初に復号化することなく、暗号化されたデータで計算を実行できるようにする暗号化の形式です。これは、機密データが処理されている間も安全なままである可​​能性があり、暗号通貨とブロックチェーンテクノロジーの領域で非常に貴重なツールになっていることを意味します。この記事では、近似的な暗号化の概念、その種類、および暗号通貨サークル内のさまざまなアプリケーションシナリオを調べます。

同種暗号化の理解

同種暗号化は、暗号化された状態でデータを操作および分析できるようにする暗号化手法です。これは、データプライバシーが潜在的な違反にさらさずに機密情報を処理できるため、データプライバシーが最重要であるシナリオで特に役立ちます。同種暗号化には3つの主要なタイプがあります。部分的に同種暗号化（PHE） 、やや同性愛暗号化（SH） 、および完全な準同型暗号化（FHE）です。

部分的に同型暗号化により、暗号化されたデータ上の単一タイプ（追加または乗算）の無制限の数の操作が可能になります。たとえば、Paillier Cryptosystemは、無制限の追加をサポートするが、限られた数の乗算をサポートする有名なPHEスキームです。

やや同型暗号化は、追加と乗算の両方をサポートしますが、特定の複雑さレベルまでのみです。特定の数の操作の後、暗号文のノイズが大きく大きくなり、データが使用できなくなります。

完全に準同型の暗号化は最も高度な形式であり、暗号化されたデータの加算操作と乗算操作の両方を無限にできるようにします。このタイプの暗号化は、まだ開発の初期段階にあり、その計算の複雑さのためにまだ広く使用されていません。

暗号通貨のアプリケーションシナリオ

同種暗号化には、特にデータプライバシーとセキュリティが重要な分野で、暗号通貨エコシステム内にいくつかの潜在的なアプリケーションがあります。

安全なマルチパーティ計算

暗号通貨のコンテキストでは、 Secure Multi-Party Computation（SMPC）は、複数の当事者が互いに入力を明らかにすることなくプライベートデータの計算を共同で実行できるようにする手法です。同種暗号化を使用して、暗号化されたデータで計算を実行できるようにすることにより、SMPCを強化できます。たとえば、分散型ファイナンス（DEFI）アプリケーションでは、個々の貢献を明らかにすることなく、複数の当事者が共有価値を計算する必要がある場合があります。同型暗号化により、これらの計算を安全に実行できることが保証されます。

プライバシー予約トランザクション

プライバシーを提供するトランザクションは、同型暗号化が有益である可能性のある別の領域です。 BitcoinやEthereumなどの暗号通貨では、ブロックチェーンでトランザクションの詳細が表示されることがよくあり、ユーザーのプライバシーを損なう可能性があります。同型暗号化を使用することにより、詳細を暗号化し続ける方法でトランザクションを処理し、ユーザーのプライバシーを維持することができます。たとえば、ユーザーはトランザクションの量と受信者アドレスを暗号化でき、ネットワークは実際のデータを表示せずにトランザクションを処理できます。

機密スマートコントラクト

機密スマートコントラクトは、暗号化されたデータで実行するスマートコントラクトです。これは、契約のロジックが金融契約やサプライチェーン管理など、プライベートを維持する必要があるシナリオで特に役立ちます。同種暗号化により、スマートコントラクトは暗号化されたデータの操作を実行でき、契約の実行が秘密になるようにします。たとえば、スマート契約を使用して、元本または金利を一般に公開することなく、ローンの利息を計算できます。

暗号化されたデータのデータ分析

暗号通貨の分野では、暗号化されたデータのデータ分析は、ユーザーのプライバシーを損なうことなくユーザーの動作またはトランザクションパターンを分析する必要がある企業や組織にとって重要です。同種暗号化により、これらのエンティティは、データを復号化することなく、取引パターンの分析や不正活動の検出など、暗号化されたデータセットで複雑なデータ分析を実行できます。これは、大量の機密データを処理する交換やその他のプラットフォームに特に役立ちます。

暗号通貨での同型暗号化の実装

暗号通貨システムに同型暗号化を実装するには、いくつかのステップと考慮事項が含まれます。ここでは、同種暗号化を暗号通貨プラットフォームに統合する方法に関する詳細なガイドを示します。

• 適切な暗号化スキームを選択します。プラットフォームの特定のニーズに応じて、PHE、彼女、またはFHEを選択できます。現在のほとんどのアプリケーションでは、PHEまたは彼女は計算オーバーヘッドが低いため十分である可能性があります。

• 暗号化ライブラリを統合します：選択したスキームをサポートする信頼性の高い同種暗号化ライブラリを選択します。 Microsoft SealやIBM Helibなどのライブラリは、人気のある選択肢です。

• 処理前にデータを暗号化する：データがブロックチェーンに処理または保存される前に、選択した同種暗号化スキームを使用して暗号化する必要があります。これは、ユーザーの端で、または信頼できる仲介者によって行うことができます。

• 暗号化されたデータで計算を実行する：暗号化スキームの同種特性を使用して、必要な計算を実行します。たとえば、PHEを使用している場合、暗号化されたトランザクション量に追加を実行する場合があります。

• 必要に応じて結果を復号化します。計算が完了したら、結果を承認された関係者によって復号化できます。このステップは、必要なキーを持っている人のみが復号化されたデータにアクセスできるようにするために慎重に管理する必要があります。

• テストと検証：実装を徹底的にテストして、予想どおりに機能し、暗号化されたデータがプロセス全体で安全なままであることを確認します。検証には、機能テストとセキュリティ監査の両方を含める必要があります。

課題と考慮事項

同種暗号化は大きな利点を提供しますが、暗号通貨システムに実装する際には、いくつかの課題と考慮事項も留意する必要があります。

計算オーバーヘッド：特にFHE、特に同種暗号化は計算集中的になります。これにより、トランザクション処理時間が遅く、リソース要件が高くなる可能性があります。これは、すべての暗号通貨プラットフォームに適していない場合があります。

キー管理：暗号化キーの管理が重要です。キーが侵害されている場合、システム全体のセキュリティが危険にさらされる可能性があります。暗号化されたデータの整合性を保護するには、堅牢なキー管理システムの実装が不可欠です。

スケーラビリティ：トランザクションとユーザーの数が増えると、同型暗号化のスケーラビリティが懸念事項になります。パフォーマンスを損なうことなく、システムが負荷の増加を処理できるようにすることは、重要な課題です。

相互運用性：異なる暗号通貨プラットフォームは、異なる暗号化スキームを使用する場合があり、相互運用性を複雑にする可能性があります。暗号化されたデータをさまざまなシステムで処理できるようにすることは、重要な考慮事項です。

実世界の例

暗号通貨スペース内のいくつかのプロジェクトは、すでに同型暗号化の使用を調査しています。ここにいくつかの注目すべき例があります：

ZCASH ：ZCASHは、ゼロ知識証明の形式を使用しています。これは、同種暗号化に関連する概念と見なすことができます。 ZCASHのプライバシー機能は、同性愛の暗号化を直接使用していませんが、同性愛の暗号化が達成することを目指しているものと同様に、トランザクションの詳細を保護するように設計されています。

Enigma ：Enigmaは、同型暗号化を使用して安全なプライベートデータ処理を可能にする分散型計算プラットフォームです。ユーザーは暗号化されたデータで計算を実行できます。これは、暗号通貨スペースのプライバシーを提供するアプリケーションに特に役立ちます。

Nucipher ：Nucipherは、分散型のキー管理システムであり、同型暗号化を使用して安全なデータ共有とアクセス制御を可能にします。これにより、ユーザーは基礎となる情報を明らかにすることなく、データを暗号化して他の人と共有できます。

よくある質問

Q：財布のプライベートキーを保護するために、同型暗号化を使用できますか？

A：同種暗号化を使用して暗号化されたデータを処理することができますが、通常、ウォレットのプライベートキーを直接保護するために使用されません。通常、プライベートキーは、楕円曲線暗号化のような他の暗号化方法を使用して保護されます。ただし、同型暗号化を使用して、実際の値を公開することなく、バランスやトランザクション量の計算など、ウォレット管理に関連する暗号化されたデータの操作を実行できます。

Q：同種暗号化はすべてのブロックチェーンプラットフォームと互換性がありますか？

A：同型暗号化はさまざまなブロックチェーンプラットフォームに統合できますが、互換性は特定の実装とプラットフォームの機能に依存します。一部のプラットフォームには、同型暗号化のサポートが組み込まれている場合もあれば、効果的に統合するためにカスタム開発が必要になる場合もあります。

Q：同種暗号化は、暗号通貨ネットワークのパフォーマンスにどのように影響しますか？

A：同型暗号化は、計算オーバーヘッドにより、暗号通貨ネットワークのパフォーマンスに大きな影響を与える可能性があります。暗号化されたデータのトランザクションと操作は処理に時間がかかる場合があり、ネットワークは、計算負荷の増加を処理するためにより多くのリソースが必要になる場合があります。ただし、同型暗号化アルゴリズムとハードウェアアクセラレーションの進歩は、これらのパフォーマンスの問題を軽減するのに役立ちます。

Q：暗号通貨で同型暗号化を使用する場合、規制上の考慮事項はありますか？

A：暗号通貨で同型暗号化を使用するための規制上の考慮事項は、管轄区域によって異なる場合があります。一部の地域には、同型暗号化などの高度な暗号化技術の使用を奨励または使用する特定のデータ保護法がある場合があります。ただし、そのようなテクノロジーの使用は、金融取引とデータプライバシーに関する該当する規制にも準拠する必要があります。関連するすべての法律および規制への遵守を確保するために、法律専門家と相談することが重要です。