تقنية FHE: القوة الناشئة في مجال البلوكتشين

تلعب تقنيات التشفير دورًا مهمًا في مسيرة الحضارة الإنسانية، وخاصة في مجالات أمان المعلومات وحماية الخصوصية، حيث لا غنى عنها. إنها توفر حماية لنقل البيانات وتخزينها في مختلف المجالات، وقد تم دمج نظام مفاتيح التشفير غير المتماثل ودالة التجزئة بشكل مبتكر بواسطة ساتوشي ناكاموتو، مما أدى إلى تصميم آلية إثبات العمل، وبالتالي دفع ولادة البيتكوين، وفتح عصر البلوكتشين.

مع تطور صناعة البلوكتشين، ظهرت سلسلة من تقنيات التشفير المتقدمة، وأبرزها إثبات المعرفة الصفرية والحساب متعدد الأطراف والتشفير المتجانس الكامل. يتم تطبيق هذه التقنيات على نطاق واسع في عدة سيناريوهات، مثل الجمع بين إثبات المعرفة الصفرية وحلول Rollup لحل مشكلة توسيع البلوكتشين، والجمع بين الحساب متعدد الأطراف ونظام المفاتيح العامة والخاصة لدفع اعتماد المستخدمين على نطاق واسع. بينما يُعتبر التشفير المتجانس الكامل واحدًا من الكؤوس المقدسة للتشفير، فإن خصائصه الفريدة تسمح للجهات الخارجية بإجراء حسابات على البيانات المشفرة دون فك تشفيرها، مما يفتح آفاقًا جديدة في عدة مجالات.

نظرة عامة على FHE

FHE هو اختصار للتشفير المتجانس بالكامل، والميزة الأساسية له هي السماح بإجراء العمليات والحسابات على البيانات المشفرة، والتي يمكن أن تعكس مباشرة على البيانات غير المشفرة، مما يعني الحفاظ على الخصائص الرياضية للبيانات المشفرة دون تغيير. تعني "F" في FHE أن هذه المتجانسية قد وصلت إلى مستوى جديد، مما يسمح بإجراء عمليات وحسابات غير محدودة على البيانات المشفرة.

تستخدم FHE في الواقع مجموعة من الخوارزميات الرياضية المعقدة، وتتطلب موارد حسابية عالية جدًا. في مجال FHE، تبرز مايكروسوفت وZama بفضل منتجاتهما مفتوحة المصدر الممتازة. SEAL من مايكروسوفت هو مكتبة C++ فعالة تدعم التشفير المتجانس بالكامل والتشفير المتجانس الجزئي. TFHE من Zama هي مكتبة C تركز على التشفير المتجانس بالكامل عالي الأداء.

تشمل العمليات الأساسية لـ FHE: إنشاء المفاتيح، تشفير البيانات، إجراء الحسابات المتجانسة، فك تشفير النتائج. ومن المهم بشكل خاص إدارة مفاتيح فك التشفير، حيث يمكن استخدام خطة حساب آمنة متعددة الأطراف قائمة على العتبة لتعزيز الأمان.

fhEVM: لبناء الأساس لـ FHE

لتطبيق FHE على البلوكتشين، فإن الطريقة المثالية هي حزمها كمكتبة كود عقود ذكية عامة. يتطلب ذلك دعم الآلة الافتراضية لمجموعة التعليمات المعقدة اللازمة للحسابات الرياضية لـ FHE. أصبحت EVM الخيار المفضل لتنفيذ FHE، حيث تبرز شركة Zama في هذا المجال.

زما أطلقت fhEVM، وهو EVM متجانس بالكامل يدعم حساب الخصوصية من خلال تنفيذ Solidity. تشمل الميزات الأساسية لـ fhEVM:

• من خلال تقديم دعم عمليات FHE عبر عقود ما قبل التجميع
• آلية فك التشفير المعتمدة على بروتوكول العتبة الموزع
• مكتبة العقود الذكية Solidity التي تخفض من عتبة التطوير

توفر FhEVM أساسًا قويًا لتقنية FHE في تطبيقات البلوكتشين، ولكن قد تواجه العديد من التحديات في التطبيق العملي.

FHE-Rollups: بناء نظام FHE

من الصعب على fhEVM البسيط أن يشكل نظامًا بيئيًا كاملًا بشكل مستقل، ويحتاج إلى الاعتماد على بنية السلسلة العامة أو حلول Layer2/Layer3. Fhenix كرواد، تستكشف دمج fhEVM مع تقنية Rollup، وتقترح بناء حل Layer2 من نوع FHE-Rollups.

Fhenix يعتمد على حل Optimistic Rollups، وتشمل مجموعة تقنياته:

• نسخة من مُثبت الاحتيال في Arbitrum Nitro
• المكتبة الأساسية fheOS
• شبكة خدمات العتبة ( TSN )

يقدم إصدار Fhenix Frontier الذي أصدرته Fhenix مكتبة كود العقود الذكية، واجهة برمجة تطبيقات Solidity، وأدوات تطوير.

معالجات FHE: حلول مستقلة عن السلسلة

Fhenix قدمت وحدة Relay، مما يسمح لمختلف سلاسل الكتل والشبكات Layer2/3 بالاتصال بـ FHE Coprocessors. من خلال آلية Restaking الخاصة بـ EigenLayer، تم تحسين كفاءة ومرونة FHE Coprocessors.

تشمل عملية استخدام FHE Coprocessors: استدعاء عقد التطبيق، طلبات قائمة Relay، تنفيذ حسابات FHE Rollup، فك تشفير الشبكة ذات العتبة، إعادة النتائج والتحقق من الخطوات.

تطبيقات FHE

تُظهر تقنية FHE آفاقًا واسعة في مجالات متعددة:

• ألعاب البلوكتشين الكاملة لحماية الخصوصية: ضمان تشفير المعاملات الاقتصادية في الألعاب، ومنع التلاعب الفوري
• DeFi/MEV: حماية البيانات الحساسة، وتقليل مخاطر هجمات MEV
• الذكاء الاصطناعي: إجراء تدريب النماذج مع حماية الخصوصية الشخصية

مشاريع المرحلة الأولية في FHE

بصرف النظر عن زاما وفينيكس، هناك سلسلة من المشاريع التي تستحق الاهتمام في نظام FHE البيئي:

• واقي الشمس: مُجمع FHE مُطور داخليًا
• شبكة الذكاء: دمج شبكة FHE مع EigenLayer
• PADO Labs: شبكة حسابات لامركزية تجمع بين ZKP و FHE
• Arcium: شبكة حسابات سرية متوازية
• Inco Network: يركز على تحسين تكلفة حساب FHE في Layer1
• Treat: الطبقة الثالثة من FHE في نظام شبا البيئي
• octra: يدعم شبكة FHE مع بيئات تنفيذ معزولة
• BasedAI: لإدخال ميزة FHE في الشبكة الخاصة بـ LLM
• Encifher: تطوير FHEML حول FHE
• Privasea: شبكة FHE التي تركز على حماية خصوصية استدلال ML في مجال الذكاء الاصطناعي

بالإضافة إلى ذلك، توفر المنظمات غير الربحية مثل FHE.org و FHE Onchain موارد بحث وتعليم قيمة للنظام البيئي.

تبدو آفاق تقنية FHE واعدة، ومع تطوير مشاريع مثل Fhenix، من المتوقع أن تجلب الابتكارات والحيوية جديدة للبلوكتشين.