FHE, ZK y MPC: comparación de tres tecnologías clave de encriptación

En la era digital actual, la encriptación es crucial para proteger la seguridad de los datos y la privacidad personal. Este artículo realizará una comparación detallada de tres tecnologías avanzadas de encriptación: la encriptación totalmente homomórfica (FHE), la prueba de conocimiento cero (ZK) y la computación segura multipartita (MPC), explorando sus principios de funcionamiento, escenarios de aplicación y usos potenciales en el ámbito de blockchain.

Prueba de conocimiento cero ( ZK ): probar sin revelar

La tecnología de pruebas de cero conocimiento tiene como objetivo resolver el problema de cómo verificar la veracidad de la información sin revelar el contenido específico. A través de ZK, una parte puede demostrar a otra que sabe un secreto, sin necesidad de revelar ninguna información sobre el secreto en sí.

Por ejemplo, si Alice necesita demostrar su situación crediticia al empleado de la empresa de alquiler de coches, Bob, pero no quiere proporcionar un extracto bancario detallado, entonces algo similar a la "puntuación de crédito" que ofrecen los bancos o las aplicaciones de pago puede considerarse como una prueba de conocimiento cero. Alice puede demostrar su buen crédito a Bob bajo la condición de que Bob no tenga conocimiento, sin necesidad de mostrar información específica de la cuenta.

En las aplicaciones de blockchain, la tecnología ZK puede utilizarse para realizar transacciones anónimas. Por ejemplo, una moneda anónima al transferir entre usuarios necesita garantizar tanto la anonimidad como demostrar que el usuario tiene derecho a transferir estas monedas ( para evitar el doble gasto ). El usuario puede generar una prueba ZK, lo que permite a los mineros verificar la legitimidad de la transacción sin conocer la identidad del remitente y agregarla a la cadena.

Cálculo seguro multipartito(MPC): Cálculo colaborativo seguro

La tecnología de cálculo seguro multiparte (MPC) se centra principalmente en cómo permitir que múltiples participantes completen tareas de cálculo en conjunto sin revelar información sensible. MPC permite que varios participantes colaboren para completar cálculos, pero cada participante no necesita revelar sus propios datos de entrada.

Por ejemplo, si Alice, Bob y Carol quieren calcular su salario promedio pero no quieren revelar las cifras específicas entre sí, pueden adoptar el siguiente esquema de MPC: cada uno divide su salario en tres partes y entrega dos partes a las otras dos personas. Luego, cada uno suma los números recibidos y comparte el resultado. Finalmente, los tres suman estos tres resultados y calculan el promedio, obteniendo así el salario promedio, pero sin poder determinar las cifras específicas de los salarios de los demás.

En el ámbito de la encriptación, la tecnología MPC se utiliza para construir sistemas de billetera más seguros. Algunas plataformas de intercambio han lanzado billeteras MPC que dividen la clave privada en varias partes, que son almacenadas respectivamente por el teléfono del usuario, el almacenamiento en la nube del usuario y el intercambio. Este método mejora la seguridad de los activos; incluso si el usuario pierde su teléfono, puede recuperar el acceso a través de otros medios.

Encriptación homomórfica ( FHE ): cálculo de encriptación externa

La tecnología de encriptación totalmente homomórfica aborda cómo encriptar datos sensibles para que puedan ser calculados por terceros no confiables, mientras que los resultados de los cálculos aún se pueden descifrar correctamente. FHE permite realizar diversas operaciones directamente sobre datos encriptados, sin necesidad de descifrarlos primero.

En la aplicación práctica, la FHE permite a los propietarios de datos entregar datos encriptados a terceros para su procesamiento, sin tener que preocuparse por la filtración de datos. Por ejemplo, las instituciones médicas pueden proporcionar registros de pacientes encriptados a instituciones de investigación para su análisis, y las instituciones de investigación pueden llegar a conclusiones valiosas sin conocer los datos originales.

En el campo de la blockchain, la tecnología FHE puede ser utilizada para mejorar el mecanismo de consenso PoS y los sistemas de votación. Por ejemplo, ciertos proyectos están explorando el uso de la tecnología FHE para prevenir el plagio entre nodos PoS, o para evitar el voto en grupo durante el proceso de votación, aumentando así el grado de descentralización del sistema y la veracidad de las decisiones.

Comparación técnica

A pesar de que ZK, MPC y FHE se dedican a proteger la privacidad y seguridad de los datos, existen diferencias significativas en los escenarios de aplicación y la complejidad técnica.

• ZK se utiliza principalmente para la prueba, aplicándose a escenarios que requieren verificar permisos o identidad.
• MPC se centra en el cálculo colaborativo entre múltiples partes, adecuado para situaciones que requieren cooperación de datos, pero que también necesitan proteger la privacidad de cada parte.
• FHE se centra en la encriptación del procesamiento de datos, especialmente adecuado para campos como la computación en la nube y los servicios de IA.

En términos de complejidad técnica, ZK requiere habilidades matemáticas y de programación profundas; MPC se enfrenta a desafíos de sincronización y eficiencia de comunicación; FHE, por otro lado, presenta grandes obstáculos en términos de eficiencia computacional.

En general, estas tres tecnologías de encriptación tienen sus propias ventajas y desempeñan un papel importante en diferentes escenarios de aplicación. A medida que la tecnología avanza, desempeñarán un papel cada vez más importante en la protección de la privacidad y la seguridad del mundo digital.