FHE: Veri Gizliliği Koruma için Nihai Çözüm

FHE( tam homomorfik şifreleme ), şifreli veriler üzerinde doğrudan hesaplama yapabilen, böylece gizliliği korurken verileri işleyebilen ileri bir şifreleme teknolojisidir. Bu teknoloji, finans, sağlık, bulut bilişim gibi birçok alanda geniş bir uygulama potansiyeline sahiptir, ancak şu anda büyük hesaplama maliyetleri, ölçeklenebilirlik sorunları gibi zorluklarla karşı karşıyadır ve ticarileşmeyi sağlamak için daha fazla teknik atılım gerekmektedir.

FHE'nin Temel Prensipleri

FHE'nin temeli, orijinal bilgiyi polinomlar aracılığıyla gizlemek ve hesaplamayı devre biçimine dönüştürmektir. Tüm süreç şunları içerir:

1. Anahtar polinomunu, rastgele polinomu ve küçük "hata" polinomunu seçin.
2. Bu çok terimli ifadeleri orijinal metni şifrelemek için kullanın.
3. Hesaplamayı devre biçimine dönüştürmek
4. Gürültüyü yönetmek için anahtar değiştirme, mod değiştirme ve başlatma gibi teknikler kullanın.

Burada en kritik olan, gürültüyü başlangıç seviyesine sıfırlayabilen (Bootstrap) teknolojisini yönlendirmektir. Bu sayede sonsuz derinlikte hesaplama sağlanır. Şu anda önde gelen FHE çözümleri olan TFHE, CKKS gibi sistemler de bu yönlendirme teknolojisini kullanmaktadır.

FHE'nin Karşılaştığı Ana Zorluklar

FHE'nin en büyük sorunu hesaplama maliyetinin çok yüksek olmasıdır. AES-128 şifre çözme örneğinde, FHE versiyonunun hesaplama süresi normal versiyonun yaklaşık 5 milyar katıdır. Bu, esas olarak kriptografik dolaylı hesaplama süreçleri ve yönlendirme gibi tekniklerin getirdiği ek maliyetlerden kaynaklanmaktadır.

Bu sorunu çözmek için, Amerika Birleşik Devletleri DARPA, FHE hesaplama hızını normal hesaplamaların 1/10'una yükseltmeyi hedefleyen DPRIVE programını başlattı. Bu program, aşağıdaki birkaç alandan yola çıkarak ilerlemeyi amaçlamaktadır:

1. İşlemci kelime uzunluğunu artırın
2. Özel ASIC İşlemcisi İnşa Etme
3. MIMD paralel mimarisi kullanarak

DPRIVE planı sona ermek üzere olmasına rağmen, şu anda beklenen hedefe ulaşılmadı, FHE'nin performans artışı için hala uzun bir yol var.

FHE'nin Blok Zincirindeki Uygulamaları

Blok zinciri alanında, FHE esas olarak zincir üzerindeki veri gizliliğini korumak için kullanılır, bunlar arasında:

• Zincir üstü gizli işlem
• AI eğitim verisi gizliliği koruma
• Zincir üzeri oy verme gizliliği
• MEV koruma vb.

Ancak performans sınırlamaları nedeniyle, şu anda FHE'nin blockchain'deki uygulamaları hala sınırlıdır.

Ana FHE Projeleri Tanıtımı

Şu anda blok zinciri alanındaki FHE projeleri şunları içermektedir:

• Zama: TFHE tabanlı geliştirme araç zinciri sunuyor
• Fhenix: Gizlilik öncelikli Optimism Layer 2 inşa etme
• Privasea: LLM için veri gizliliği koruma
• Inco Network: FHE Layer 1'i inşa etme
• Arcium: Farklı kriptografik teknolojilerin birleşimi
• Octra: hypergrafiklere dayalı yeni FHE uygulaması

FHE'nin Geleceği

FHE teknolojisi şu anda hala erken aşamalardadır ve büyük ölçekli ticari uygulamalara ulaşmak için daha çok yol kat edilmesi gerekmektedir. Gelecekteki gelişim esas olarak aşağıdaki birkaç faktöre bağlıdır:

1. Özel FHE çipinin geliştirilmesi ile ilgili ilerlemeler
2. Daha etkili FHE algoritması
3. Sermayenin sürekli yatırımı
4. Savunma, finans, sağlık gibi kritik alanlarda uygulanması

Birçok zorlukla karşılaşmasına rağmen, FHE, son derece umut verici bir gizlilik koruma teknolojisi olarak gelecekte hala beklentilerimizi karşılayacak. Teknolojinin sürekli olarak ilerlemesi ve uygulama alanlarının genişlemesiyle, FHE'nin gelecekte patlayıcı bir büyüme göstermesi ve veri gizliliği koruma alanında devrim niteliğinde değişiklikler sağlaması bekleniyor.