FHE là gì? Các dự án nổi bật của Fully Homomorphic Encryption

Fully Homomorphic Encryption (FHE) cho phép thực hiện tính toán trực tiếp trên dữ liệu mã hóa mà không cần phải giải mã trước, giúp đảm bảo quyền riêng tư thông tin.

vinhvo

Published Aug 29 2024

Updated Aug 30 2024

6 min read

FHE là gì?

FHE (Fully Homomorphic Encryption), tạm dịch là mã hóa đồng hình hoàn toàn, là một công nghệ mã hóa cho phép thực hiện tính toán trực tiếp trên dữ liệu mã hóa mà không cần phải giải mã trước (End-to End Encryption).

FHE hoạt động bằng cách mã hóa dữ liệu và cho phép thực hiện tính toán trên dữ liệu mã hóa này. Dữ liệu không bao giờ được giải mã trong quá trình xử lý, chỉ có kết quả cuối cùng mới được giải mã.

Lịch sử phát triển của Fully Homomorphic Encryption (FHE)

FHE (Fully Homomorphic Encryption) bắt đầu được đề xuất từ những năm 1970, nhưng trong suốt một thời gian dài, nó chỉ mang tính lý thuyết do yêu cầu tính toán quá phức tạp để thực hiện các phép toán trên dữ liệu mã hóa.

lịch sử fhe — Sự phát triển của FHE theo dòng thời gian. Nguồn ảnh: Zama Project

Mãi đến năm 2009, Craig Gentry mới phát triển một mô hình khả thi đầu tiên cho FHE. Phát kiến này đã kích thích một làn sóng nghiên cứu mạnh mẽ với mục tiêu hiện thực hóa công nghệ FHE trong các ứng dụng thực tiễn, đặc biệt trong lĩnh vực bảo mật dữ liệu.

Năm 2020, Zama đã ra mắt TFHE và fhEVM, đánh dấu một bước ngoặt quan trọng trong sự kết nối giữa công nghệ mã hóa FHE và blockchain. Những tiến bộ này đã đưa FHE trở thành một trong những chủ đề chính được cộng đồng crypto quan tâm. Sự đột phá của Zama cũng thu hút nhiều sự quan tâm từ các nhà đầu tư, dẫn đến các vòng gọi vốn thành công:

$1.1M trong vòng Pre-Seed năm 2020.
$7.8M trong vòng Seed năm 2021.
$73M trong vòng Series A vào năm 2024.

Thành công của Zama đã truyền cảm hứng và thúc đẩy sự phát triển của nhiều dự án FHE khác trong không gian crypto, khi các dự án này tìm cách tận dụng khả năng tính toán trên dữ liệu mã hóa mà không cần giải mã.

Một số dự án nổi bật liên quan FHE trong crypto

Ứng dụng của FHE trong thị trường Crypto chủ yếu tập trung vào khía cạnh cơ sở hạ tầng, với một số dự án nổi bật bao gồm:

Zama (TFHE & fhEVM)

Zama là một trong những dự án tiên phong trong việc phát triển và áp dụng FHE trong Crypto. Thay vì phát triển một sản phẩm đơn lẻ, Zama cung cấp một bộ sản phẩm tập trung vào việc tích hợp FHE vào Crypto, chủ yếu ở khía cạnh Tools & Middleware. Hai sản phẩm chủ lực của Zama bao gồm:

TFHE (Torus FHE): Cho phép thực hiện các phép toán logic và số học trực tiếp trên dữ liệu mã hóa mà không cần giải mã. TFHE được tối ưu hóa cho việc xử lý dữ liệu nhạy cảm và hỗ trợ nhiều loại tính toán khác nhau trên dữ liệu mã hóa, bao gồm cả các phép toán có logic phức tạp và các tác vụ AI/ML trên dữ liệu mã hóa.
fhEVM (FHE Ethereum Virtual Machine): Đây là một VM tương thích với EVM, cho phép các nhà phát triển chạy các hợp đồng thông minh Solidity trên dữ liệu mã hóa (Confidential Smart Contracts).

Dựa trên hai sản phẩm này, Zama phát triển một loạt các dịch vụ liên quan như:

Confidential Smart Contracts & fhEVM Coprocessor: Triển khai các hợp đồng thông minh bảo mật trên Ethereum và các Layer 1/Layer 2 khác.
TKMS (Threshold Key Management Service): Giao thức tạo và giải mã khóa FHE, giúp tăng cường bảo mật trong quản lý khóa.
SDK và API FHE: Bộ công cụ phát triển phần mềm và API giúp các nhà phát triển dễ dàng tích hợp FHE vào các ứng dụng của họ. SDK hỗ trợ nhiều ngôn ngữ lập trình và cung cấp các công cụ để mã hóa, tính toán và giải mã dữ liệu một cách hiệu quả bằng FHE.
FHE Compiler: Giảm thiểu độ phức tạp khi triển khai và tối ưu hóa các ứng dụng sử dụng FHE. Trình biên dịch này cho phép chuyển đổi các chương trình thông thường thành các chương trình tương thích với FHE, giúp nhà phát triển tích hợp FHE nhanh chóng mà không cần phải nắm rõ toàn bộ các chi tiết kỹ thuật phức tạp.

Fhenix (FHE-Rollup cho confidential smart contracts)

Fhenix là một FHE Optimistic Rollup được xây dựng trên Ethereum. Nó cung cấp một VM (fhEVM) tương thích với EVM, cho phép các nhà phát triển viết các hợp đồng thông minh bằng Solidity trên dữ liệu mã hóa. Điều này đảm bảo bảo mật trong khi vẫn sử dụng các công cụ lập trình quen thuộc như Solidity.

Đọc thêm: Chi tiết dự án Fhenix - L2 Rollup ứng dụng Fully Homomorphic Encryption (FHE).

Penumbra (FHE DEX)

Penumbra là một Cosmos Layer 1 Crosschain DEX sử dụng TFHE để giao dịch và cung cấp thanh khoản riêng tư.

Những thách thức để áp dụng FHE vào crypto

Ứng dụng FHE vào Crypto đối mặt với nhiều thách thức sau:

Hiệu suất: FHE có chi phí tính toán cao do các phép toán phức tạp trên dữ liệu mã hóa.
Khả năng sử dụng: FHE yêu cầu kiến thức sâu về toán học và công nghệ mã hoá. Các nhà phát triển phải tinh chỉnh tham số phức tạp trong hệ thống, cân bằng giữa bảo mật và hiệu suất để phù hợp với các trường hợp sử dụng.
Lưu trữ và quản lý dữ liệu: Mã hóa FHE làm tăng kích thước dữ liệu lên nhiều lần, gây ảnh hưởng đến chi phí lưu trữ và băng thông, cũng như làm chậm quá trình truyền dữ liệu.
Tích hợp hệ thống: Việc tích hợp FHE vào các hệ thống hiện tại đòi hỏi nhiều thay đổi, vì các hệ thống và cơ sở dữ liệu cũ không được thiết kế để xử lý hoặc lưu trữ dữ liệu mã hóa, dẫn đến nhu cầu thiết kế lại hoặc sử dụng các giải pháp trung gian.

Tạm kết

FHE mang lại quyền riêng tư và bảo mật cao nhưng đòi hỏi tính toán phức tạp và tốn tài nguyên, khiến quá trình xử lý dữ liệu mã hóa chậm hơn nhiều so với dữ liệu thường.

Dù công nghệ này đang được cải tiến để nâng cao hiệu suất và giảm chi phí, FHE vẫn đang ở giai đoạn đầu phát triển và cần nhiều tối ưu hóa trước khi có thể được áp dụng rộng rãi trong thị trường Crypto.