FHE、ZKとMPC: ブロックチェーンアプリケーションにおける三大暗号化技術の利点と課題

2025-07-06 02:09:38

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FHE、ZK、MPC: 3つの主要な暗号化技術の比較

デジタル時代において、暗号化技術はデータの安全性と個人のプライバシーを保護するために非常に重要です。本記事では、完全同型暗号(FHE)、ゼロ知識証明(ZK)、およびマルチパーティ安全計算(MPC)の3つの先進的な暗号化技術について詳細に比較し、それらの動作原理、適用シーン、及びブロックチェーン分野における潜在的な用途について探討します。

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零知識証明(ZK):証明しながら漏らさない

ゼロ知識証明技術は、具体的な内容を開示することなく情報の真実性を検証する方法を解決することを目的としています。ZKを通じて、一方は別の方に自分がある秘密を知っていることを証明することができ、秘密自体に関する情報を明らかにする必要はありません。

例えば、アリスがレンタカー会社の従業員ボブに自分の信用状況を証明したいが、詳細な銀行取引明細を提供したくない場合、銀行や決済ソフトウェアが提供する「信用スコア」のようなものが一種のゼロ知識証明と見なされる。アリスはボブが「ゼロ知識」の条件の下で自分の信用が良好であることを証明でき、具体的な口座情報を示す必要はない。

ブロックチェーンアプリケーションにおいて、ZK技術は匿名取引を実現するために使用できます。例えば、ある匿名コインでは、ユーザーの送金時に匿名性を保証しつつ、ユーザーがこれらのコイン(を送金する権利があることを証明する必要があります。これにより、二重支払い)を避けることができます。ユーザーはZK証明を生成し、マイナーが送信者の身元を知らないまま取引の合法性を検証し、それをブロックチェーンに追加できるようにします。

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マルチパーティーセキュアコンピューティング(MPC): セキュアコラボレーションコンピューティング

多方安全計算技術は、敏感な情報を漏らさずに複数の参加者が共同で計算タスクを完了する方法を主に解決します。MPCは複数の参加者が協力して計算を行うことを許可しますが、各参加者は自分の入力データを明らかにする必要はありません。

例えば、アリス、ボブ、キャロルが自分たちの平均給与を計算したいが、具体的な金額を互いに明らかにしたくない場合、次のMPC方式を採用できます：各自が自分の給与を三等分し、そのうちの二等分をそれぞれ他の二人に渡します。それから、各自が受け取った数字を合計し、その結果を共有します。最後に、三人がこの三つの合計結果を再度合計し、平均を計算することで平均給与を得ますが、他の人の具体的な給与金額を特定することはできません。

暗号化通貨の分野では、MPC技術がより安全なウォレットシステムの構築に利用されています。一部の取引プラットフォームが提供するMPCウォレットは、秘密鍵を複数の部分に分割し、それぞれをユーザーのスマートフォン、ユーザーのクラウド、そして取引所が保管します。この方法は資産の安全性を高めており、ユーザーがスマートフォンを紛失しても、他の手段を通じてアクセス権を回復することができます。

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完全準同型暗号 (FHE): 暗号アウトソーシングコンピューティング

全同態暗号化技術が解決するのは、敏感なデータをどのように暗号化し、信頼できない第三者に計算を任せることができるか、そして計算結果が正しく復号できるようにすることです。FHEは、暗号化されたデータ上で直接さまざまな演算を行うことを可能にし、事前に復号する必要がありません。

実際のアプリケーションでは、FHEはデータ所有者が暗号化されたデータを第三者に処理させることを可能にし、データ漏洩を心配する必要がありません。例えば、医療機関は暗号化された患者記録を研究機関に提供し、研究機関は元のデータを知らずに価値のある結論を得ることができます。

ブロックチェーン分野において、FHE技術はPoSコンセンサス機構や投票システムの改善に利用できます。例えば、いくつかのプロジェクトはFHE技術を利用してPoSノード間のコピー行為を防止したり、投票プロセスにおいて追随投票を防ぐことを探求しており、これによりシステムの非中央集権化の程度と意思決定の真実性を向上させています。