FHE、ZK、MPC:3つの暗号化技術の類似点と相違点

暗号化技術はデータの安全性と個人のプライバシーを保護する上で重要な役割を果たしています。本記事では、全同態暗号（FHE）、ゼロ知識証明（ZK）、および多者安全計算（MPC）の3つの先進的な暗号化技術を詳細に比較します。

! FHE対ZK対MPC、3つの暗号化技術の違いは正確には何ですか?

零知識証明（ZK）：証明するが漏らさない

ゼロ知識証明技術は、具体的な内容を明らかにすることなく、情報の真実性を検証する方法を解決することを目的としています。これは暗号化の原則に基づいており、一方が他方に対して特定の秘密の存在を証明することを可能にしますが、その秘密に関する具体的な情報を明らかにする必要はありません。

例えば、アリスがレンタカー会社の従業員ボブに自分の信用状況が良好であることを証明したいが、詳細な銀行取引明細を提供したくない場合、銀行や支払いソフトウェアが提供する「信用スコア」のようなものは、一種のゼロ知識証明と見なすことができます。アリスはボブに「ゼロ知識」の前提で自分の信用スコアを証明でき、具体的な口座情報を提示する必要はありません。

ブロックチェーン分野において、ZK技術の応用はある匿名暗号通貨を参考にすることができます。ユーザーが送金を行う際、彼らは匿名性を保ちながら送金権限を持っていることを証明する必要があります。ZK証明を生成することで、マイナーは取引の発起者の身元を知らずに取引の合法性を検証し、それをブロックチェーンに記録することができます。

マルチパーティ計算（MPC）：共同計算して漏洩しない

マルチパーティセキュアコンピューティング技術は、センシティブな情報を漏らすことなく、複数の参加者が安全に計算を行う方法を主に解決します。これにより、複数の参加者は自分の入力データを開示することなく、共同で計算タスクを完了することができます。

例えば、三人が自分の平均給与を計算したいが、具体的な金額をお互いに知られたくない場合、次の方法を採用できます：各自が自分の給与を三つの部分に分け、そのうちの二つをそれぞれ他の二人に渡します。そして、各自は受け取った数字を合計し、その結果を共有します。最後に、三人はこの三つの合計結果を再度合計し、平均値を取ることで平均給与を得ますが、他の人の具体的な給与は知ることができません。

暗号化通貨の分野では、MPC技術が新しいタイプのウォレットの開発に応用されています。このウォレットはユーザーが12個のリカバリーフレーズを覚える必要がなく、2/2マルチシグネチャに似た方法を採用し、プライベートキーをユーザーのスマートフォン、クラウド、サービスプロバイダーなどの複数の場所に分散して保存します。ユーザーがうっかりスマートフォンを失くしても、他の手段を通じてアクセス権を回復することができます。

完全同型暗号化（FHE）：暗号化されたアウトソーシング計算

全同態暗号化技術は、敏感なデータをどのように暗号化し、暗号化されたデータを信頼されていない第三者に計算処理させても、結果が元のデータ所有者によって正しく復号される問題を解決することに注目しています。

実際のアプリケーションでは、FHEはデータ所有者がノイズを加えた（複数回の加算または乗算を通じて）元のデータを強力な計算能力を持つ第三者に処理させ、その後自ら復号して真の結果を得ることを許可しますが、第三者は元のデータの内容を全く知りません。

この技術は、クラウドコンピューティング環境で機密データを処理する際に特に重要です。たとえば、医療記録や個人の財務情報を処理する際に、FHEはデータが処理の全過程で暗号化された状態を保つことを保証し、データの安全性を守るだけでなく、プライバシー規制の要件にも準拠します。

ブロックチェーン分野において、FHE技術はPoS（プルーフ・オブ・ステーク）コンセンサス機構と投票システムの改善に応用できます。ノードが互いに回答を知らない状態でブロックの検証作業を完了させることで、ノード間のコピー行為を防止し、小型PoSネットワークにおけるノードの怠惰や中央集権の問題を解決します。同様に、投票プロセスにおいて、FHEは投票者が互いに投票意向を知らない前提で投票を完了することを保証し、追随投票現象の発生を防ぎます。

技術比較

これらの三つの技術はすべてデータのプライバシーとセキュリティを保護することを目的としていますが、適用シーンや技術の複雑さにおいて違いがあります。

1. アプリケーションシーン：
   • ZKは「どのように証明するか」に重点を置いており、権限や身分の検証が必要な場面に適しています。
   • MPCは「どのように計算するか」に焦点を当て、複数の当事者が共同で計算する必要があるが、それぞれのデータのプライバシーを保護する必要がある場合に適用されます。
   • FHEは「どのように暗号化するか」に重点を置き、データの暗号化状態を維持しながら複雑な計算を行う必要があるシナリオに適しています。

! FHE対ZK対MPC、3つの暗号化技術の違いは正確には何ですか?

2.技術的な複雑さ:

• ZK理論的には強力ですが、効果的で実装が容易なプロトコルの設計は複雑であり、深い数学とプログラミングの基礎が必要です。
• MPCを実現するには、特に多くの参加者がいる場合には、同期と通信の効率の問題を解決する必要があります。調整コストと計算オーバーヘッドが非常に高くなる可能性があります。
• FHEは巨大な計算効率の課題に直面しており、理論的には非常に魅力的ですが、実際の応用における高い計算複雑性と時間コストは依然として主要な障害です。

! FHE対ZK対MPC、3つの暗号化技術の違いは正確には何ですか?

要するに、これらの三つの暗号化技術はそれぞれ特徴と応用分野があり、現代の暗号学の重要な構成要素を形成しており、データの安全性とプライバシー保護に強力な支持を提供しています。

! FHE対ZK対MPC、3つの暗号化技術の違いは正確には何ですか?