FHE, ZK, dan MPC: Perbedaan dan Persamaan Tiga Teknologi Enkripsi

Teknologi enkripsi memainkan peran yang sangat penting dalam melindungi keamanan data dan privasi pribadi. Artikel ini akan membandingkan secara rinci tiga teknologi enkripsi canggih yaitu Enkripsi Homomorfik Penuh (FHE), Pembuktian Tanpa Pengetahuan (ZK), dan Komputasi Aman Multi-Pihak (MPC).

Bukti Tanpa Pengetahuan (ZK): membuktikan tanpa mengungkapkan

Teknologi bukti nol-pengetahuan bertujuan untuk menyelesaikan masalah bagaimana memverifikasi keaslian informasi tanpa mengungkapkan konten spesifik. Teknologi ini didasarkan pada prinsip kriptografi, yang memungkinkan satu pihak membuktikan keberadaan suatu rahasia kepada pihak lain tanpa mengungkapkan informasi spesifik tentang rahasia tersebut.

Sebagai contoh, jika Alice ingin membuktikan kepada karyawan perusahaan penyewaan mobil Bob bahwa dia memiliki status kredit yang baik, tetapi tidak ingin memberikan rincian transaksi bank, maka "skor kredit" yang diberikan oleh bank atau perangkat lunak pembayaran dapat dianggap sebagai semacam bukti tanpa pengetahuan. Alice dapat membuktikan skor kreditnya kepada Bob tanpa memperlihatkan informasi akun yang spesifik.

Dalam bidang blockchain, aplikasi teknologi ZK dapat merujuk pada suatu mata uang kripto anonim. Ketika pengguna melakukan transfer, mereka perlu membuktikan bahwa mereka memiliki hak untuk mentransfer sambil tetap menjaga anonimitas. Dengan menghasilkan bukti ZK, penambang dapat memverifikasi keabsahan transaksi tanpa mengetahui identitas peng发起 transaksi dan menambahkannya ke dalam rantai.

Komputasi Aman Multi-Pihak (MPC): Menghitung Bersama Tanpa Mengungkapkan

Teknologi komputasi aman multi pihak terutama menyelesaikan masalah bagaimana memungkinkan beberapa peserta melakukan komputasi aman tanpa mengungkapkan informasi sensitif. Ini memungkinkan beberapa peserta untuk menyelesaikan tugas komputasi bersama tanpa perlu pihak mana pun mengungkapkan data inputnya.

Misalnya, jika tiga orang ingin menghitung rata-rata gaji mereka tetapi tidak ingin saling mengungkapkan jumlah spesifik, mereka dapat menggunakan metode berikut: setiap orang membagi gajinya menjadi tiga bagian, dan menyerahkan dua bagian kepada dua orang lainnya. Kemudian masing-masing menjumlahkan angka yang diterima dan membagikan hasilnya. Akhirnya, ketiga orang tersebut menjumlahkan ketiga hasil penjumlahan tersebut lagi dan mengambil rata-rata, sehingga memperoleh rata-rata gaji, tetapi tidak dapat mengetahui jumlah gaji spesifik orang lain.

Di bidang cryptocurrency, teknologi MPC digunakan untuk mengembangkan dompet tipe baru. Dompet ini tidak lagi memerlukan pengguna untuk mengingat 12 kata sandi pemulihan, melainkan menggunakan metode tanda tangan ganda 2/2, yang menyimpan kunci pribadi secara terdistribusi di beberapa lokasi seperti ponsel pengguna, cloud, dan penyedia layanan. Bahkan jika pengguna secara tidak sengaja kehilangan ponselnya, akses masih dapat dipulihkan melalui cara lain.

Enkripsi Homomorfik Penuh (FHE): Perhitungan Outsourcing Enkripsi

Teknologi enkripsi homomorfik penuh berfokus pada bagaimana mengamankan data sensitif, sehingga data yang terenkripsi dapat diproses oleh pihak ketiga yang tidak terpercaya, sementara hasilnya tetap dapat didekripsi dengan benar oleh pemilik data asli.

Dalam aplikasi praktis, FHE memungkinkan pemilik data untuk menyerahkan data mentah yang telah ditambahkan noise (melalui operasi penjumlahan atau perkalian berulang) kepada pihak ketiga dengan kemampuan komputasi yang kuat untuk diproses, kemudian mereka dapat mendekripsi sendiri untuk mendapatkan hasil yang sebenarnya, sementara pihak ketiga sama sekali tidak mengetahui konten data mentah.

Teknologi ini sangat penting saat menangani data sensitif dalam lingkungan komputasi awan. Misalnya, dalam mengolah catatan medis atau informasi keuangan pribadi, FHE dapat memastikan bahwa data tetap dalam keadaan enkripsi selama seluruh proses pengolahan, melindungi keamanan data dan mematuhi persyaratan regulasi privasi.

Dalam bidang blockchain, teknologi FHE dapat diterapkan untuk memperbaiki mekanisme konsensus PoS (Proof of Stake) dan sistem pemungutan suara. Dengan memungkinkan node menyelesaikan pekerjaan verifikasi blok tanpa saling mengetahui jawaban satu sama lain, dapat mencegah tindakan penjiplakan antar node, sehingga menyelesaikan masalah keterlambatan dan sentralisasi node di jaringan PoS kecil. Demikian pula, dalam proses pemungutan suara, FHE dapat memastikan pemilih menyelesaikan pemungutan suara tanpa mengetahui niat pemungutan suara satu sama lain, mencegah terjadinya fenomena pemungutan suara mengikuti.

Perbandingan Teknologi

Meskipun ketiga teknologi ini bertujuan untuk melindungi privasi dan keamanan data, namun terdapat perbedaan dalam skenario aplikasi dan kompleksitas teknisnya:

1. Skenario aplikasi:
   • ZK berfokus pada "bagaimana membuktikan", cocok untuk situasi yang memerlukan verifikasi izin atau identitas.
   • MPC berfokus pada "cara menghitung", yang cocok untuk situasi di mana beberapa pihak perlu melakukan perhitungan bersama tetapi harus melindungi privasi data masing-masing.
   • FHE menekankan pada "bagaimana enkripsi", cocok untuk skenario yang memerlukan perhitungan kompleks sambil mempertahankan status data terenkripsi.

2. Kompleksitas Teknologi:
   • ZK secara teoritis kuat, tetapi merancang protokol yang efektif dan mudah diimplementasikan cukup kompleks, memerlukan dasar matematika dan pemrograman yang mendalam.
   • MPC perlu menyelesaikan masalah efisiensi sinkronisasi dan komunikasi saat diimplementasikan, terutama dalam kasus partisipasi banyak pihak, biaya koordinasi dan beban komputasi mungkin sangat tinggi.
   • FHE menghadapi tantangan efisiensi komputasi yang besar, meskipun secara teori sangat menarik, namun kompleksitas komputasi yang tinggi dan biaya waktu dalam aplikasi nyata tetap menjadi hambatan utama.

Secara keseluruhan, ketiga teknologi enkripsi ini memiliki karakteristik dan bidang aplikasi masing-masing, yang bersama-sama membentuk bagian penting dari kriptografi modern, memberikan dukungan yang kuat untuk keamanan data dan perlindungan privasi.