FHE, ZK et MPC : Comparaison de trois technologies clés de chiffrement

À l'ère numérique actuelle, la technologie de chiffrement est essentielle pour protéger la sécurité des données et la vie privée des individus. Cet article comparera en détail trois technologies avancées de chiffrement : le chiffrement homomorphe complet (FHE), la preuve à divulgation nulle de connaissance (ZK) et le calcul sécurisé multipartite (MPC), en examinant leurs principes de fonctionnement, leurs cas d'application et leurs utilisations potentielles dans le domaine de la blockchain.

Preuve à connaissance nulle ( ZK ) : prouver sans divulguer

La technologie de la preuve à zéro connaissance vise à résoudre la question de la vérification de la véracité des informations sans divulguer de contenu spécifique. Grâce au ZK, une partie peut prouver à une autre qu'elle connaît un secret, sans révéler aucune information sur le secret lui-même.

Par exemple, si Alice doit prouver sa situation de crédit à Bob, un employé de la société de location de voitures, mais ne souhaite pas fournir de relevés bancaires détaillés, alors un "score de crédit" similaire à celui fourni par les banques ou les logiciels de paiement peut être considéré comme une forme de preuve à divulgation nulle de connaissance. Alice peut prouver à Bob qu'elle a un bon crédit sans avoir à montrer d'informations spécifiques sur son compte.

Dans les applications de blockchain, la technologie ZK peut être utilisée pour réaliser des transactions anonymes. Par exemple, une certaine monnaie anonyme nécessite de garantir à la fois l'anonymat et de prouver que l'utilisateur a le droit de transférer ces monnaies ( pour éviter la double dépense ). L'utilisateur peut générer une preuve ZK, permettant aux mineurs de vérifier la légitimité de la transaction sans connaître l'identité de l'expéditeur et de l'enregistrer sur la chaîne.

Calcul sécurisé multipartite(MPC): calcul collaboratif sécurisé

La technologie de calcul sécurisé multiparty (MPC) résout principalement comment permettre à plusieurs parties de collaborer pour accomplir une tâche de calcul sans divulguer d'informations sensibles. Le MPC permet à plusieurs participants de coopérer pour effectuer des calculs, mais chaque participant n'a pas besoin de révéler ses données d'entrée.

Par exemple, si Alice, Bob et Carol souhaitent calculer leur salaire moyen sans se révéler les montants exacts, ils peuvent adopter le schéma MPC suivant : chacun divise son salaire en trois parts et remet deux parts aux deux autres. Ensuite, chacun additionne les chiffres reçus et partage le résultat. Enfin, les trois personnes additionnent à nouveau ces trois résultats et calculent la moyenne, obtenant ainsi le salaire moyen, mais sans pouvoir déterminer le montant exact du salaire des autres.

Dans le domaine des cryptomonnaies, la technologie MPC est utilisée pour construire des systèmes de portefeuille plus sûrs. Certains portefeuilles MPC lancés par des plateformes d'échange divisent la clé privée en plusieurs parties, qui sont respectivement conservées par le téléphone de l'utilisateur, le cloud de l'utilisateur et l'échange. Cette méthode renforce la sécurité des actifs, même si l'utilisateur perd son téléphone, il peut récupérer l'accès par d'autres moyens.

Chiffrement homomorphe ( FHE ) : calcul par enveloppe de chiffrement

La technologie de chiffrement homomorphe complet résout la question de la manière de chiffrer des données sensibles, afin qu'elles puissent être confiées à des tiers non fiables pour le calcul, tout en permettant que les résultats du calcul puissent être correctement déchiffrés. Le FHE permet d'effectuer diverses opérations directement sur des données chiffrées, sans avoir à les déchiffrer au préalable.

Dans les applications réelles, la FHE permet aux propriétaires de données de remettre des données chiffrées à des tiers pour traitement, sans craindre de fuite de données. Par exemple, les établissements de santé peuvent fournir des dossiers patients chiffrés à des instituts de recherche pour analyse, et les instituts de recherche peuvent tirer des conclusions précieuses sans connaître les données originales.

Dans le domaine de la blockchain, la technologie FHE peut être utilisée pour améliorer le mécanisme de consensus PoS et les systèmes de vote. Par exemple, certains projets explorent l'utilisation de la technologie FHE pour prévenir les comportements de plagiat entre les nœuds PoS, ou pour empêcher les votes de suivre la tendance lors du processus de vote, afin d'améliorer le degré de décentralisation du système et la véracité des décisions.

Comparaison technique

Bien que ZK, MPC et FHE soient tous consacrés à la protection de la vie privée et de la sécurité des données, ils présentent des différences significatives en termes de cas d'utilisation et de complexité technique :

• ZK est principalement utilisé pour prouver, applicable aux scénarios nécessitant la vérification des droits ou de l'identité.
• MPC se concentre sur le calcul collaboratif multi-parties, adapté aux situations nécessitant une coopération des données tout en protégeant la vie privée de chaque partie.
• FHE se concentre sur le traitement des données chiffrées, particulièrement adapté aux domaines des services cloud et de l'IA.

En termes de complexité technique, ZK nécessite des compétences approfondies en mathématiques et en programmation ; MPC fait face à des défis de synchronisation et d'efficacité de communication ; FHE, quant à elle, présente de grands obstacles en termes d'efficacité de calcul.

Dans l'ensemble, ces trois technologies de chiffrement ont chacune leurs avantages et jouent un rôle important dans différents scénarios d'application. Avec les avancées technologiques continues, elles joueront un rôle de plus en plus important dans la protection de la vie privée et de la sécurité dans le monde numérique.