Giorno: 17 settembre 2024 | Ora: 02:45

Introduzione alla Full Homomorphic Encryption (FHE)

La Full Homomorphic Encryption (FHE) è una forma avanzata di crittografia che consente di eseguire calcoli su dati criptati senza doverli decriptare. Questo articolo esplora l'evoluzione della FHE, le sue caratteristiche principali, i vantaggi e le sue applicazioni, in particolare nel contesto della blockchain e della privacy.

Cosa è la FHE?

La crittografia omomorfica completa (FHE) è stata discussa per la prima volta negli anni '70, ma la sua realizzazione è stata una sfida per decenni. L'idea di base è di criptare i dati e calcolare su di essi senza decriptarli. Inizialmente, era possibile eseguire solo operazioni semplici sui dati criptati, come addizioni o moltiplicazioni, note come crittografia omomorfica parziale. Un progresso significativo è avvenuto nel 2009, quando è stato dimostrato che era possibile eseguire qualsiasi tipo di calcolo su dati criptati, portando così allo sviluppo della FHE.

Caratteristiche chiave della FHE

La FHE presenta diverse caratteristiche fondamentali:

• Omomorfismo:
  • **Addizione:** L'addizione su dati criptati corrisponde all'addizione su dati in chiaro. Ad esempio, E(a+b) = E(a) + E(b).
  • **Moltiplicazione:** La moltiplicazione su dati criptati corrisponde alla moltiplicazione su dati in chiaro. Ad esempio, E(a×b) = E(a) × E(b).
• Gestione del rumore: Quando si utilizza la FHE per criptare i dati, viene aggiunto del rumore ai dati criptati per garantirne la sicurezza. Tuttavia, ogni operazione aumenta questo rumore, rendendo fondamentale la gestione e la minimizzazione del rumore durante i calcoli.
• Operazioni illimitate: A differenza della crittografia omomorfica parziale (PHE), che supporta solo un tipo di operazione, e della crittografia omomorfica semplificata (SHE), che offre un numero limitato di operazioni, la FHE supporta un numero illimitato di addizioni e moltiplicazioni.

È importante notare che la FHE è una forma speciale di crittografia omomorfica, in cui le operazioni sui dati criptati corrispondono a quelle sui dati in chiaro. Tuttavia, ci sono sfide significative legate alla gestione del rumore e ai costi computazionali associati.

Applicazioni della FHE nella Blockchain

La FHE ha il potenziale di diventare una tecnologia chiave per la scalabilità e la privacy nelle blockchain. Attualmente, le blockchain sono trasparenti, con ogni transazione e variabile dei contratti intelligenti visibili pubblicamente. La FHE può trasformare questa trasparenza in una forma parzialmente criptata, mantenendo il controllo attraverso i contratti intelligenti.

Un esempio è lo sviluppo di una macchina virtuale FHE da parte di Zama, che consente agli sviluppatori di scrivere codice in Solidity per operare su primitività FHE. Questa innovazione affronta i problemi di privacy attuali nelle blockchain, permettendo casi d'uso come pagamenti criptati e giochi, mantenendo la tracciabilità delle transazioni.

FHE e Zero-Knowledge Proofs (ZKP)

FHE e ZKP sono tecnologie complementari che servono scopi diversi. Mentre gli ZKP consentono calcoli verificabili e proprietà senza conoscenza, la FHE permette di calcolare su dati criptati senza esporre i dati stessi. Combinare ZKP e FHE aumenta significativamente la complessità computazionale, rendendo la loro integrazione impraticabile a meno che non sia necessario per casi d'uso specifici.

Stato attuale e prospettive future della FHE

Attualmente, la FHE è in fase di sviluppo e si trova circa tre o quattro anni indietro rispetto agli ZKP, ma sta rapidamente recuperando terreno. Progetti di prima generazione stanno avviando reti di prova, con il lancio di mainnet previsto per la fine dell'anno. Nonostante i costi computazionali più elevati della FHE rispetto agli ZKP, il suo potenziale per l'adozione su larga scala è imminente.

Conclusione

La Full Homomorphic Encryption (FHE) si trova all'avanguardia di una trasformazione rivoluzionaria nel campo della crittografia, offrendo soluzioni avanzate per la privacy e la sicurezza. Con continui progressi e un crescente interesse da parte del capitale di rischio, la FHE è destinata a realizzare un'adozione su vasta scala, affrontando problemi critici di scalabilità e privacy nelle blockchain. La maturazione della tecnologia promette di sbloccare nuove possibilità e di stimolare l'innovazione in vari ambiti delle applicazioni crittografiche.