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一文詳解FHE/ZK和MPC三種加密技術(shù)有何不同

2024-07-19 14:33:13 | 來源： | 作者：佚名
FHE vs ZK vs MPC，三種加密技術(shù)究竟有何不同？很多朋友仍然會把FHE和ZK、MPC這些加密技術(shù)弄混，因此本文將這三門技術(shù)詳細(xì)對比一波,這三種技術(shù)分別是什么？ -它們?nèi)绾喂ぷ鳎?-它們?nèi)绾螢閰^(qū)塊鏈應(yīng)用工作

一文詳解FHE/ZK和MPC三種加密技術(shù)有何不同？很多朋友仍然會把FHE和ZK、MPC這些加密技術(shù)弄混，因此本文將這三門技術(shù)詳細(xì)對比一波。上次我們分析了全同態(tài)加密（FHE，F(xiàn)ully Homomorphic Encryption）技術(shù)如何運(yùn)作。但是很多朋友仍然會把FHE和ZK、MPC這些加密技術(shù)弄混，所以今天腳本之家小編給大家詳細(xì)介紹FHE vs ZK vs MPC，需要的朋友一起看看吧！

FHE vs ZK vs MPC

首先，讓我們從最基本的問題開始： -這三種技術(shù)分別是什么？ -它們?nèi)绾喂ぷ鳎?-它們?nèi)绾螢閰^(qū)塊鏈應(yīng)用工作？

1.零知識證明（ZK）：強(qiáng)調(diào)“證明卻不泄露”

零知識證明（ZK）技術(shù)探討的命題是：如何在不泄露任何具體內(nèi)容的情況下，驗(yàn)證信息的真實(shí)性。

ZK建立在密碼學(xué)的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)上，通過零知識證明，Alice可以向另一方Bob證明：她知道某個(gè)秘密，卻不必揭示任何關(guān)于秘密本身的信息。

想象一個(gè)場景，Alice希望向租車行員工Bob證明她的信用，但她不希望去銀行打個(gè)流水之類的。這時(shí)候，比如銀行/支付軟件的“信用分”就堪比她的“零知識證明”。

Alice在Bob“零知曉”的條件下，證明她的信用評分良好，而無需展示她的賬戶流水，這就是零知識證明。

如果應(yīng)用到區(qū)塊鏈里，可以參考之前的一個(gè)匿名幣Zcash：

當(dāng)Alice給他人轉(zhuǎn)賬時(shí)，她既要匿名，又要證明她擁有轉(zhuǎn)賬這些幣的權(quán)力（否則會導(dǎo)致雙花），于是她就需要生成一個(gè)ZK證明。

所以，礦工Bob看到了這個(gè)證明后，能夠在不知道她到底是誰（即對Alice的身份零知識）的情況下，仍能把交易上鏈。

2.多方安全計(jì)算（MPC）：強(qiáng)調(diào)“如何計(jì)算卻不泄露”

多方安全計(jì)算（MPC）技術(shù)主要應(yīng)用于：如何在不泄露敏感信息的前提下，讓多方參與者還能安全地一起計(jì)算。

這項(xiàng)技術(shù)讓多個(gè)參與者（比如說Alice、Bob和Carol）能夠共同完成一項(xiàng)計(jì)算任務(wù)，卻無需任何一方透露自己的輸入數(shù)據(jù)。

例如，如果Alice、Bob和Carol想要計(jì)算他們?nèi)说钠骄べY，卻不泄露各自的具體工資。那么如何操作呢？

每個(gè)人可以將自己的工資分成三部分，并交換其中兩部分給其他兩人。每個(gè)人都對收到的數(shù)字進(jìn)行加和，然后分享這個(gè)求和結(jié)果。

最后，三人再對這三個(gè)求和結(jié)果求出總和，進(jìn)而得到平均值，但卻無法確定除自己外其他人的確切工資。

如果套用到加密行業(yè)，MPC錢包就使用這樣的技術(shù)。

以Binance或者Bybit推出的最簡單MPC錢包為例，用戶不再需要存12個(gè)助記詞，而是有點(diǎn)類似于，把私鑰魔改成2/2多簽，用戶手機(jī)一份，用戶云端一份，交易所一份。

如果用戶不小心弄丟了自己的手機(jī)，至少云上+交易所還能恢復(fù)出來。

當(dāng)然，如果要求安全性更高，一些MPC錢包可以支持引入更多的第三方來保護(hù)私鑰碎片。

因此，基于MPC這門密碼學(xué)技術(shù)，多方可以在相互不需要信任的情況下，安全地使用私鑰。

3.全同態(tài)加密（FHE）：強(qiáng)調(diào)“如何加密才能找外包”

如同我上篇thread所說，全同態(tài)加密（FHE）則應(yīng)用在：我們?nèi)绾渭用?，使得敏感?shù)據(jù)加密后，可以交給不信任第三方進(jìn)行輔助計(jì)算，結(jié)果仍能由我們解密出來。 上篇傳送門：https://x.com/0x_Todd/status/1810989860620226900…

舉個(gè)例子，Alice自己沒有計(jì)算能力，需要依賴Bob來計(jì)算，但是又不想告訴Bob真相，因此只能將原始數(shù)據(jù)引入噪音（做任意次的加法/乘法加密），然后利用Bob強(qiáng)大的算力對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行加工，最后由Alice自己解密出來得到真實(shí)結(jié)果，而Bob對內(nèi)容一無所知。

想象一下，如果你需要在云計(jì)算環(huán)境中處理敏感數(shù)據(jù)，如醫(yī)療記錄或個(gè)人財(cái)務(wù)信息，F(xiàn)HE就顯得尤為重要。 它允許數(shù)據(jù)在整個(gè)處理過程中保持加密狀態(tài)，這不僅保護(hù)數(shù)據(jù)安全，還符合隱私法規(guī)。 

上次重點(diǎn)分析了AI行業(yè)為什么需要FHE，那么在加密行業(yè)中，F(xiàn)HE這門技術(shù)能夠帶來什么應(yīng)用呢？ 比如說有個(gè)項(xiàng)目叫做Mind Network拿到了以太坊Grant，也是幣安孵化器的項(xiàng)目。它關(guān)注到了一個(gè)PoS機(jī)制的原生問題：

像以太坊這樣的PoS協(xié)議，擁有100w+的驗(yàn)證者，自然沒什么問題。但是很多小的項(xiàng)目，問題就來了，礦工天生是偷懶的。

為什么這么說呢？理論上，節(jié)點(diǎn)工作是：兢兢業(yè)業(yè)地驗(yàn)證每一筆交易是否合法。但是一些小的PoS協(xié)議，節(jié)點(diǎn)不夠多，而且包括很多“大節(jié)點(diǎn)”。

 所以，很多小PoS節(jié)點(diǎn)就發(fā)現(xiàn)：與其浪費(fèi)時(shí)間親自計(jì)算核實(shí)，不如直接跟隨照抄大節(jié)點(diǎn)現(xiàn)成的結(jié)果。

這個(gè)毫無疑問，會帶來非?？鋸埖闹行幕?/p>

另外，比如投票的場景同樣有這種“跟隨”跡象。

比如說之前MakerDAO協(xié)議的投票，由于A16Z當(dāng)年擁有了太多MKR票倉，導(dǎo)致很多時(shí)候它的態(tài)度對于某些協(xié)議起決定性作用。A16Z投票之后，很多小票倉只能被迫跟票或者棄權(quán)，完全無法反映出真實(shí)民 意。

所以，Mind Network利用了FHE技術(shù)：

讓PoS節(jié)點(diǎn)相互*不知道*對方答案的情況下，仍然能夠借助機(jī)器算力完成區(qū)塊的驗(yàn)證工作，防止PoS節(jié)點(diǎn)相互抄襲。

or

讓投票者在相互*不知道*相互的投票意向之后，仍然能夠借助投票平臺計(jì)算出投票結(jié)果，防止跟票。

這就是FHE在區(qū)塊鏈的重要應(yīng)用之一。

所以，為了實(shí)現(xiàn)這樣的功能，Mind還需要重建一個(gè)re-staking套娃協(xié)議。因?yàn)镋igenLayer本身將來就要為一些小的區(qū)塊鏈提供“外包節(jié)點(diǎn)”服務(wù)，如果再配合FHE，可以讓PoS網(wǎng)絡(luò)或者投票大幅提升安全性。

打個(gè)不恰當(dāng)?shù)谋扔?，小的區(qū)塊鏈引入Eigen+Mind，有點(diǎn)像小國自己搞不定內(nèi)政，于是引入外國駐軍。

這也算是Mind在PoS/Restaking分支上和Renzo、Puffer的差異化之一， Mind Network相比Renzo、Puffer這些起步更晚，最近剛剛啟動(dòng)主網(wǎng)，相對來說沒有Re-taking summer那時(shí)候那么卷了。

當(dāng)然，Mind Network也同樣在AI分支上提供服務(wù)，比如用FHE技術(shù)加密喂給AI的數(shù)據(jù)，然后讓AI能夠在*不知道*原始數(shù)據(jù)的情況下學(xué)習(xí)、處理這些數(shù)據(jù)，典型案例包括與bittensor 子網(wǎng)的合作。

最后，再總結(jié)一下：

雖然ZK（零知識證明）、MPC（多方計(jì)算）、和FHE（全同態(tài)加密）都是為了保護(hù)數(shù)據(jù)隱私和安全設(shè)計(jì)的先進(jìn)加密技術(shù)，但是在應(yīng)用場景/技術(shù)復(fù)雜性有區(qū)別：

應(yīng)用場景： ZK強(qiáng)調(diào)“如何證明”。它提供了一種方式，使得一方可以向另一方證明某一信息的正確性，而無需透露任何額外信息。這種技術(shù)在需要驗(yàn)證權(quán)限或身份時(shí)非常有用。

MPC強(qiáng)調(diào)“如何計(jì)算”。它允許多個(gè)參與者共同進(jìn)行計(jì)算，而不必透露各自的輸入。這在需要數(shù)據(jù)合作但又要保護(hù)各方數(shù)據(jù)隱私的場合，如跨機(jī)構(gòu)的數(shù)據(jù)分析和財(cái)務(wù)審計(jì)中。

FHE強(qiáng)調(diào)“如何加密”。它使得在數(shù)據(jù)始終保持加密的狀態(tài)下，委托進(jìn)行復(fù)雜的計(jì)算成為可能。這對于云計(jì)算/AI服務(wù)尤為重要，用戶可以安全地在云環(huán)境中處理敏感數(shù)據(jù)。

技術(shù)復(fù)雜性： ZK雖然理論上強(qiáng)大，但設(shè)計(jì)有效且易于實(shí)現(xiàn)的零知識證明協(xié)議可能非常復(fù)雜，需要深厚的數(shù)學(xué)和編程技能，比如大家聽不懂的各種“電路”。

MPC在實(shí)現(xiàn)時(shí)需要解決同步和通信效率問題，尤其是在參與者眾多的情況下，協(xié)調(diào)成本和計(jì)算開銷可以非常高。

FHE在計(jì)算效率方面面臨巨大挑戰(zhàn)，加密算法比較復(fù)雜，2009年才成型。盡管理論上極具吸引力，但其在實(shí)際應(yīng)用中的高計(jì)算復(fù)雜性和時(shí)間成本仍是主要障礙。

說實(shí)話，我們所依賴的數(shù)據(jù)安全和個(gè)人隱私保護(hù)正面臨前所未有的挑戰(zhàn)。想象一下，如果沒有了加密技術(shù)，我們的短信、外賣、網(wǎng)購過程中的信息都已暴露無遺。就像沒有鎖的家門，任何人都可以隨意進(jìn)入。

希望對這三個(gè)概念有混淆的朋友們，能夠徹底區(qū)分這三門加密學(xué)圣杯上的明珠們。

以上就是腳本之家小編給大家分享的一文詳解FHE/ZK和MPC三種加密技術(shù)有何不同的詳細(xì)介紹了，希望大家喜歡！

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Tag：FHE   ZK   MPC  

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