FHE完全準同型暗号の想像空間はどれほど大きいのか？
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FHE完全準同型暗号の想像空間はどれほど大きいのか？
FHE（完全準同型暗号）は短期間で成熟して実用化・応用するのは難しいが、ZKP技術の拡張的な補完としての役割を果たす。
Web3業界の深掘り報道に専念し潮流を洞察執筆：Haotian
VitalikがFHE（完全準同型暗号）について投稿した記事により、再び新たな暗号技術への関心と想像力が掻き立てられた。筆者の見解では、FHE完全準同型暗号はZKP技術よりも一段上の応用可能性を持っており、AI＋Cryptoのより多くのユースケース実現を後押しできるだろう。それは一体どのように理解すべきだろうか。
1）定義：FHE完全準同型暗号は、特定形式の暗号化データに対しても演算を可能にし、データやプライバシーの漏洩を心配する必要がない。一方でZKPは、暗号化された状態でのデータの一貫性ある伝送問題のみを解決でき、受信側は送信側のデータが真実であることを検証できるに過ぎず、これはポイント・ツー・ポイントの暗号化伝送方式である。それに対して完全準同型暗号は演算主体の範囲を限定しないため、マルチプル・ツー・マルチプルの暗号化演算方式と見なすことができる。
2）仕組み：従来のコンピュータ演算はすべて平文データに対して行われており、暗号化データの場合はまず復号してから計算を行う必要があるため、どうしてもプライバシー情報が露出してしまう。これに対して準同型暗号は特殊な暗号方式を構築し、暗号文に対して「準同型」変換を施すことで、得られる演算結果が平文に対する演算と同じになるようにしている。準同型暗号システムでは、平文の加算演算が暗号文の乗算演算に対応する（一種の法則）ため、平文データの加算を行いたい場合には、暗号文に対して乗算計算を行うだけでよい（等価性）。
つまり、準同型暗号とは特殊な準同型変換を通じて、暗号文状態でのデータ演算でも平文と同等の結果を得ることを可能にするものであり、演算ルールにおける準同型対応特性を確保すればよい。
3）応用シーン：従来のインターネット分野において、FHE完全準同型暗号はクラウドストレージ、生体認証、医療ヘルスケア、金融、広告配信、ゲノム解析など非常に幅広い領域に応用できる。たとえば生体認証では、個人の指紋、虹彩、顔といった生体特徴データはすべてセンシティブデータだが、FHE技術を使えばサーバ上で暗号化されたまま照合・検証が可能になる。同様に、長年データが断絶してきた医療ヘルスケア分野においても、FHEによって異なる医療機関が元データを共有せずに共同分析やモデル構築を行うことが可能になる。
またCrypto分野においても、FHEの応用範囲はゲーム、DAO投票ガバナンス、MEV保護、プライバシー取引、規制コンプライアンスなど、高いプライバシー性が求められる多様なシーンに及ぶ。たとえばゲーム分野では、プラットフォームがプレイヤーの手札を覗き見ることなく演算を行いゲームを進行させることができ、より公正なゲーム環境を実現できる。
同様にDAO投票の例では、大口参加者がアドレスや投票数を明かさずに投票に参加でき、プロトコルが演算を通じて投票結果を導き出せる。またユーザーはメモリプールに暗号化された取引を送信することで、宛先アドレスや送金額などのプライバシー情報を漏らすことなく取引できる。さらに規制分野では、政府が合法的な取引のプライバシーを侵害することなく、資金プール内のマネーロンダリング関連アドレスの資産を分離することが可能になる。
4）課題点：注意すべきは、コンピュータが平文に対して行う通常の演算環境は、加減乗除だけでなく条件分岐、ループ、論理ゲート判定など非常に複雑であるのに対し、部分準同型暗号および完全準同型暗号は現時点では加算と乗算にしか高速に対応できず、より複雑な演算にはそれらの組み合わせが必要となり、その分計算コストが増大する。
したがって理論上は完全準同型暗号が任意の計算をサポートできるとしても、性能ボトルネックやアルゴリズムの特性から、現在効率的に実行可能な準同型計算の種類や複雑度は非常に限られている。複雑な演算になればなるほど、それに応じた大きな計算リソースを消費する。そのため、完全準同型暗号の実用化プロセスは、アルゴリズムの最適化と計算リソースコストのコントロールという二つの最適化の発展過程であり、特にハードウェアアクセラレーションや計算能力強化後のパフォーマンスに注目すべきである。
以上
筆者の考えでは、FHE完全準同型暗号は短期間での成熟と実用化は難しいものの、ZKP技術の拡張・補完として、AI大規模モデルのプライバシー計算、AIデータの共同モデリング、AI協働学習、Cryptoにおけるプライバシー保持コンプライアンス取引、Cryptoユースケースの拡張などに大きく貢献する価値を持っている。
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Haotian | CryptoInsight
