FHE全同态加密是什么?FHE生态项目盘点

时间:2024-06-14  分类:电子

Zama是一家致力于开发开源密码学解决方案的前沿公司,专注于为区块链和人工智能领域提供全同态加密(FHE)技术。该公司由两位著名人物共同创立:Hindi和PascalPaillier,后者不仅是知名的密码学家,还是全同态加密技术的先驱之一。自2020年初成立以来,Zama致力于将复杂的加密技术转化为实际可用的工具和服务,推动隐私保护技术的广泛应用。


Zama提供的服务涵盖了多个方面,特别是针对Web3项目的多样化FHE解决方案。公司的产品线包括TFHE-re库、TFHE编译器Concrete、隐私保护机器学习工具ConcreteML以及机密智能合约平台fhEVM。这些工具和服务使得开发者可以在保持数据加密的前提下进行高效计算,尤其是TFHE(阈值同态加密)方面的实现,提供了布尔和整数计算的能力。特别值得注意的是,Zama的TFHE-re是用纯Rust语言实现的,这不仅确保了代码的安全性,还提高了灵活性和可控性,使开发者和研究者能够更精细地操作这一技术。


Zama的fhEVM平台是一个创新的尝试,将TFHE-re与以太坊虚拟机(EVM)集成,允许开发者在智能合约中直接利用同态操作进行数据处理,而无需修改现有的编译工具。这种预编译合约的开放使得在合约中使用加密数据变得更加便捷和实用。


最近,Zama在2024年3月7日完成了7300万美元的A轮融资,由MulticoinCapital和ProtocolLabs领投,众多知名投资方如Metaplanet、BlockchangeVentures、VsquaredVentures、StakeCapital参与投资。此外,行业重量级人物如Filecoin创始人JuanBenet、Solana联合创始人AnatolyYakovenko以及以太坊和Polkadot的联合创始人GavinWood也参与了本轮融资。这一轮资金将用于进一步研究和开发Zama的FHE工具,加速公司产品的市场推广和技术完善。


通过这些努力和创新,Zama不仅在技术上推动了加密和隐私保护的边界,也在为整个区块链和AI领域带来更广泛的影响。随着这些先进工具的逐步成熟和实施,Zama预计将在全球隐私技术市场中占据领导地位。


PADO


PADO是一个采用zkFHE技术的创新去中心化计算网络,旨在为机器学习(ML)应用乃至更广泛的虚拟机(VM)功能开发多功能的zkFHE算法。通过扩大应用场景,PADO使得未来任何计算资源都能作为网络节点参与,为用户提供计算服务。目前,PADOLabs正致力于开发关键的技术基础设施,包括PADO扩展程序、开发者工具包和节点SDK。


技术上,PADO的核心创新在于结合了zk-SNARK和全同态加密(FHE),这种结合不仅确保了隐私数据计算的真实性,还增强了其可验证性。此外,PADO还将多方计算(MPC)、交互式零知识证明(IZK)与zkFHE技术相结合,进一步强化了隐私保护和数据处理能力。按照技术路线图,PADO短期内将专注于增强FHE方案的特定功能,并为支持zkFHE的应用推出定制化产品。当前的工作重点是优化FHE算法,并集成ZK组件以确保操作的可验证性。


PADO的早期HE解决方案已经能够支持线性运算,将证明密文与加法同态运算的ZK证明时间缩短至大约0.7秒,未来目标是进一步缩减至0.1秒以下。此外,与Zama的解决方案相比,PADO在同态比较运算上的计算时间已减少一半,并计划扩展对更大明文空间(如u8/u16/u32)的支持,预计性能将至少提高2倍。通过借助Zama的技术,PADO的通用zkFHE性能预计也将提升3至5倍。在开发工具方面,PADO支持包括Python和Rust在内的多种常用编程语言。


在应用层面,PADO目前主要关注与AO和Arweave生态系统内的数据共享相关的场景。2023年4月,PADO与AO合作发起了可验证机密计算项目(VCC),该项目将基于AO平台构建。PADO计划在AO的基础上逐步建立去中心化计算单元,并利用Arweave区块链作为隐私数据的存储层。用户可以通过PADO的zkFHE技术加密自己的数据,并将其安全地存储在Arweave区块链上。AO生态系统内的任何计算请求都将通过AO调度单元发送至PADO的计算节点,由计算节点完成所需的全同态计算及计算完整性证明。


至于融资方面,PADO在2023年完成了300万美元的种子轮融资,资金将用于继续研究和开发其FHE工具,为推动其技术和市场扩展提供支持。


Sunscreen


Sunscreen是一家专注于隐私保护的创新初创公司,其使命是简化工程师使用全同态加密(FHE)等前沿密码技术的过程,使他们能够轻松构建和部署保护隐私的应用程序。该公司通过其开源的FHE编译器,一个Web3原生工具,将普通的Rust函数转换为具有隐私性的FHE等效函数,特别适用于需要算术操作的应用,如去中心化金融(DeFi)。这一编译器优化了性能,无需依赖硬件加速,同时支持BFV(Brakerski-Fan-Vercauteren)全同态加密方案。


为了进一步增强计算的完整性和隐私安全,Sunscreen还在开发一个与其FHE编译器兼容的零知识证明(ZKP)编译器。虽然目前在执行同态运算证明方面的速度尚存在挑战,公司正致力于改进这一点。此外,Sunscreen正在探索适合存储FHE密文的去中心化存储解决方案,以完善其隐私保护技术生态系统。


在产品发展路线图方面,Sunscreen计划分阶段推进其技术的实际应用:从支持测试网中的私有交易开始,逐步过渡到支持预先定义的私有程序,并最终实现允许开发者使用其FHE和ZKP编译器自由编写任意私有程序。


在资金支持方面,Sunscreen在2022年7月完成了465万美元的种子轮融资,由PolychainCapital领投,得到Northzone、CoinbaseVentures、dao5等的加入,以及包括NavalRavikan和Entropy创始人TuxPacific在内的多位知名个人投资者的支持。公司由隐私网络NuCypher的联合创始人MacLaneWilkison和RavitalSolomon共同创立,旨在为工程师提供强大的工具,以构建基于全同态加密技术的应用程序。此前,Sunscreen还曾在获得57万美元的Pre-Seed轮融资。


Sunscreen的愿景和技术创新在加密和隐私领域具有重要意义,预示着隐私保护技术将向更广泛的应用前景迈进。


SherLOCKED


SherLOCKED是一个创新的区块链隐私支持基础设施,它将全同态加密(FHE)技术与以太坊虚拟机(EVM)框架结合,提供了一个开发者友好的平台,使开发者能够在保持数据加密的同时,对区块链上的数据进行操作和编写自定义智能合约。这意味着,尽管区块链的数据通常是公开的,SherLOCKED使这些数据在链上保持加密状态,从而增强了交易数据的隐私保护。


SherLOCKED的核心理念可以通过一个简洁的公式概括:ZK(零知识证明)+MPC(多方计算)+FHE=SherLOCKED。这个组合体现了其三大主要组件:SherLOCKEDSDK、节点网络、以及zkVM(零知识虚拟机)计算基础设施。这种结构设计确保了从数据加密、智能合约执行到计算验证的每一步都极致地保护了用户数据的隐私。


在实际操作中,当用户发起交易到智能合约时,首先通过节点网络的多方计算技术加密数据,然后加密后的数据通过SherLOCKEDSDK传递给智能合约,由智能合约进行进一步操作。考虑到对加密数据进行操作会消耗大量的Gas,SherLOCKED借助于基于zkVM的RISCZero证明计算机(Bonsai)来处理计算任务,并生成相应的零知识证明。这个证明最终由链上的中继器和验证者进行验证,以确保操作的正确性和安全性。


SherLOCKED不仅可以部署在任何EVM兼容的网络上,还提供了高度的灵活性和可扩展性,使其成为支持各种区块链应用的理想选择。该项目由RizeLabs的联合创始人Nitanshu在2023年10月参加ETHGlobal举办的ETHOnline黑客松期间构建,并最终获得了决赛入围奖项。尽管其GitHub上的代码库已有7个月未进行更新,SherLOCKED的概念和实现已经在区块链隐私领域引起了广泛关注。


SherLOCKED的推出标志着一个重要的里程碑,它不仅推动了区块链隐私保护技术的发展,也为区块链生态系统提供了新的安全与合规性解决方案。随着区块链技术的不断成熟和智能合约应用的不断扩展,像SherLOCKED这样的平台将在未来发挥越来越重要的作用。


FairMath


FairMath是一家致力于发展和推广全同态加密(FHE)隐私保护技术的研究公司,采用开源和面向社区的方法来推动其项目和技术的进步。2024年4月,公司发布了协作式FHE-(E)VM宣言,标志着在构建FHE-(E)VM(全同态加密以太坊虚拟机)方面的一次重大创新。这一宣言提倡以模块化的方式设计FHE-(E)VM,允许不同版本的FHE-(E)VM并行存在,并将规范版本作为开发支持FHE应用程序的标准参考。


作为推动全同态加密技术普及和应用的一部分,FairMath还提议建立一个名为FHERMA的竞赛平台。该平台是与OpenFHE合作开发的,旨在通过设计有结构的竞赛来教育市场并激励FHE技术的创新。计划于2024年通过FHERMA平台发起超过25个FHE相关的技术挑战,进一步推动该领域的研究和应用发展。


PolyCircuit是在FHERMA竞赛框架下构建的应用层FHE组件库。一旦竞赛中的挑战确定了获胜者,其解决方案将通过PR(PullRequest)方式添加到组件库中。此外,FairMath与OpenFHE合作的另一个重要项目是OpenFHE-rs,这是目前最全面的FHERust库,为Rust开发者提供了强大的支持。


在资金支持方面,FairMath在2024年2月完成了140万美元的pre-seed轮融资,由gumiCryptosCapital、InceptionCapital和PolymorphicCapital领投。这一资金将用于推动FHE技术的研究、开发和采用,加速FairMath在全同态加密领域的发展和创新。


FairMath的愿景和努力显示了全同态加密技术在保护数据隐私和增强安全性方面的巨大潜力,同时也展示了开源和社区驱动的研究方法如何有效促进技术进步和应用普及。


AntChain


AntChainTrustBase是基于蚂蚁链的开源技术体系,包括广域网共识算法,零知识证明、全同态加密等。


公链


Fhenix


Fhenix是一个创新的以太坊L2,它通过全同态加密(FHE)Rollups和FHE协处理器的技术支持,能够在区块链上实现保密计算的智能合约。这一平台完全兼容EVM,支持Solidity编程语言,使得开发者能够创建和运行利用FHE技术保护数据隐私的智能合约。


与常见的使用零知识全同态加密(zkFHE)的解决方案不同,Fhenix选择了采用OptimisticRollup技术。这一选择允许平台在不牺牲性能的情况下,提供更高的灵活性和兼容性。Fhenix利用了Zama提供的FHE技术,通过fhEVM保证了链上数据的保密性,并专注于实现阈值FHE(TFHE),这是一种能够在多个参与者之间安全地分割密钥的FHE变体。


2024年4月2日,Fhenix宣布将与EigenLayer合作开发FHE协处理器,这是一项旨在将FHE技术更广泛地应用于智能合约的重大进展。这些所谓的FHE协处理器设计用于直接在加密数据上进行计算,无需解密,也不需要在以太坊主网或任何层二或层三网络上处理FHE计算任务,而是由专门的协处理器来完成。这些协处理器将受到Fhenix的FHERollup和EigenLayer的质押机制的保护,确保了操作的安全性和可靠性。


按照Fhenix的技术路线图,该平台计划于2025年1月正式上线主网。此前,在2023年9月,Fhenix已成功完成了700万美元的种子轮融资,由SoraVentures、MulticoinCapital和ColliderVentures领投,NodeCapital、Bankless、HackVC、TaneLabs和Metaplanet等机构也参与了投资。这些资金将用于支持Fhenix进一步的技术开发和生态系统构建。2024年初,Fhenix还计划发布公共测试网,这将为开发者提供一个平台来测试和优化他们的应用程序,为主网的成功启动打下坚实的基础。


Inco


IncoNetwork是Web3通用隐私保护层与模块化保密计算L1区块链,为链上应用程序提供隐私保护。该平台独特地将以太坊EVM与全同态加密(FHE)技术结合,实现了一个无需TEE(受信执行环境)、电路、链下存储或协处理器的隐私保护环境。所有的操作和计算都在链上完成,确保了数据处理的隐私性和安全性。



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