風(fēng)險提示：理性看待區(qū)塊鏈，提高風(fēng)險意識！
FHE 全同態(tài)加密是即將崛起的下一代隱私保護(hù)技術(shù)，值得我們布局。 FHE 具備理想的隱私保護(hù)能力，但其的性能還存在差距。我們相信隨著 Crypto 資本的進(jìn)入，會極大地加速技術(shù)的發(fā)展和成熟，就像這幾年 ZK 的飛速發(fā)展一樣。
全同態(tài)加密在 Web3 中可以用于交易隱私保護(hù)、AI 隱私保護(hù)和隱私保護(hù)協(xié)處理器。其中我尤其看好隱私保護(hù) EVM，它比現(xiàn)存的環(huán)簽名、混幣技術(shù)和 ZK 都要更靈活，更適配 EVM。
我們調(diào)研了目前杰出的幾個 FHE 項(xiàng)目，大部分 FHE 的項(xiàng)目是今年到明年第一季度上主網(wǎng)。這些項(xiàng)目中，ZAMA 技術(shù)最強(qiáng)但暫未聲明有發(fā)幣的計劃。此外，我們認(rèn)為 Fhenix 是其中最優(yōu)秀的 FHE 項(xiàng)目。
全同態(tài)加密是一種加密形式，它允許人們對密文進(jìn)行任意多次的加法和乘法運(yùn)算得到仍然是加密的結(jié)果，將其解密所得到的結(jié)果與對明文進(jìn)行同樣的運(yùn)算結(jié)果一樣。實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的 「可算不可見」。
全同態(tài)特別適合外包計算，你可以將數(shù)據(jù)外包給外部算力去運(yùn)算，同時又不用擔(dān)心數(shù)據(jù)泄漏。
用通俗的話來講，比如，你運(yùn)行著一家公司，公司的數(shù)據(jù)非常值錢，你想用好用的云服務(wù)來處理和計算這些數(shù)據(jù)，但你又擔(dān)心數(shù)據(jù)在云端泄漏。那么你就可以：
將數(shù)據(jù)進(jìn)行全同態(tài)加密轉(zhuǎn)成密文后再上傳至云服務(wù)器上。比如，上圖中的數(shù)字 5 和 10，會被加密成密文，用「X」, 「YZ」來表述。
當(dāng)你需要對數(shù)據(jù)做運(yùn)算的時候，比如你想讓兩個數(shù)字 5 和 10 相加，你只需要讓云服務(wù)器上的密文「X」, 「YZ」進(jìn)行算法規(guī)定的明文 + 操作相對應(yīng)的某種運(yùn)算，得到的密文結(jié)果「PDQ」.
這個密文結(jié)果從云服務(wù)器上下載下來后，經(jīng)過解密得到明文。你會發(fā)現(xiàn)這個明文結(jié)果，就是 5 + 10 的運(yùn)算結(jié)果。
明文只出現(xiàn)在你這里，而云服務(wù)器上存儲和計算的全都是密文數(shù)據(jù)。這樣你就不用擔(dān)心數(shù)據(jù)泄漏了。這種隱私保護(hù)的方法非常理想。
半同態(tài)加密：半同態(tài)是容易且更實(shí)用的。半同態(tài)指的是密文只有一種同態(tài)特性，比如：加法同態(tài) / 乘法同態(tài)。
近似同態(tài)：使得我們可以在密文上同時計算加法和乘法，但支持的次數(shù)非常有限。
有限級數(shù)全同態(tài)加密：允許我們對密文進(jìn)行任意的加法乘法組合，沒有次數(shù)限制。但有一個新的復(fù)雜度上限，這個上限約束了函數(shù)的復(fù)雜度。
全同態(tài)加密：則需要支持任意多次的加法和乘法運(yùn)算，沒有復(fù)雜度和次數(shù)的限制。
全同態(tài)加密在這里是最困難最理想的，被稱作是「密碼學(xué)圣杯」。
全同態(tài)加密歷史悠久
1978 年：全同態(tài)加密概念被提出。
2009 年（第一代）：第一個全同態(tài)方案被提出。
2011 年（第二代）：基于整數(shù)的全同態(tài)方案被提出。比上一個方案更簡單，效率沒有提高。
2013 年（第三代）：一種構(gòu)造 FTE 方案的新技術(shù) GSW 被提出，效率更高，安全性更強(qiáng)。這一技術(shù)得到進(jìn)一步改進(jìn)，開發(fā)了 FHEW 和 TFHE，進(jìn)一步提高了效率。
2016 年（第四代）：一種近似同態(tài)加密方案 CKKS 被提出，是評估多項(xiàng)式近似的最有效的方法，特別適合隱私保護(hù)機(jī)器學(xué)習(xí)應(yīng)用。
目前常用的同態(tài)加密庫支持的算法主要是第三代和第四代算法。算法上的創(chuàng)新、工程上的優(yōu)化、Blockchain 更友好、硬件加速，隨著資本的進(jìn)入是容易出現(xiàn)的。
常用的同態(tài)加密庫：
ZAMA TFHE 性能：
比如：ZAMA TFHE 的 256 位加和減耗時 200ms 左右，明文計算大約幾十～幾百納秒，F(xiàn)HE 計算速度大概比明文計算慢 10^6 倍。部分優(yōu)化了的操作大概比明文慢 1000 倍。當(dāng)然，拿一個密文計算和明文計算做對比本來就是不公平的。隱私是要付出代價的，何況是全同態(tài)這種理想的隱私保護(hù)技術(shù)。
ZAMA 計劃通過研發(fā)FHE 的硬件來進(jìn)一步提高性能。
Web3 是去中心化的，全同態(tài)和 Web3 結(jié)合還有很多技術(shù)方向可以研究，比如下面這些。
創(chuàng)新的 FHE 方案、編譯器、庫，使 FHE 更好用、更快、更適合區(qū)塊鏈。
FHE 硬件，提高運(yùn)算性能。
FHE + ZKP，用 FHE 隱私計算的同時，用 ZK 證明輸入輸出是滿足條件的，或證明 FHE 是正確執(zhí)行的。
運(yùn)算節(jié)點(diǎn)的防做惡，可以結(jié)合 EigenLayer restaking 等。
MPC 解密方案，共享狀態(tài)經(jīng)過了加密，密鑰往往采用的 MPC 分片，需要一個安全且高性能的閾值解密協(xié)議。
數(shù)據(jù)存儲 DA 層，需要更高吞吐的 DA 層，現(xiàn)有的 Celestia 不能滿足要求。
總的來說，我們認(rèn)為 FHE 全同態(tài)加密是即將崛起的下一代隱私保護(hù)技術(shù)。FHE 具備理想的隱私保護(hù)能力，但其的性能還存在差距。我們相信隨著 Crypto 資本的進(jìn)入，會極大地加速技術(shù)的發(fā)展和成熟，就像這幾年 ZK 的飛速發(fā)展一樣。FHE 這個賽道值得我們布局。
FHE 屬于隱私保護(hù)賽道。簡單來說就包括 「交易隱私保護(hù)」+「AI 隱私保護(hù)」+ 「隱私保護(hù)的協(xié)處理器」。
交易隱私保護(hù)還包括隱私保護(hù)的 Defi, 投票，競標(biāo)，防 MEV 等。
AI 隱私保護(hù)還包括去中心化的身份標(biāo)識，以及其它 AI 的模型和數(shù)據(jù)的隱私保護(hù)。
隱私保護(hù)協(xié)處理器是將全同態(tài)密文操作放在鏈下進(jìn)行，并最終將結(jié)果返回到鏈上，可以用來做 Trustless games 等。
當(dāng)然，隱私保護(hù)技術(shù)有多種，對比一下您就會知道 FHE 的特殊性的。
TEE 是很快的，數(shù)據(jù)在可信硬件中是以明文形式存在并計算的，因此速度非?？臁５蕾囉诎踩布?，實(shí)際上是信賴硬件的制造商，而非算法，這種信任模式是中心化的。且 TEE 的一些計算驗(yàn)證是需要聯(lián)網(wǎng)到 TEE 制造商做遠(yuǎn)程驗(yàn)證的。這就不適合整合到區(qū)塊鏈上，做鏈上驗(yàn)證。因?yàn)槲覀円箧溕向?yàn)證，僅僅需要區(qū)塊鏈的歷史數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)就可以獨(dú)立完成，而不應(yīng)該依賴于外部中心化的機(jī)構(gòu)。
MPC 安全多方計算也是一種保護(hù)隱私的多方計算技術(shù)。但這個技術(shù)往往需要多方同時在線，頻繁交互，通常不適合區(qū)塊鏈這種異步的場景。MPC 我們多用來做分散的密鑰管理，在 MPC 錢包中，私鑰不會以完整形式存儲在任何一個地方。相反，私鑰被分成多個碎片（或部分），這些碎片分別存儲在不同的設(shè)備或節(jié)點(diǎn)上。只有在需要簽名交易時，多個碎片會通過多方計算協(xié)議共同參與計算，生成簽名。
ZK 零知識證明則多用于做計算證明，證明某一個計算過程是正確執(zhí)行的，很少用來做隱私保護(hù)。ZK 和同態(tài)技術(shù)也是密不可分的，其中隱私保護(hù)的部分也是用到了同態(tài)技術(shù)。
FHE 全同態(tài)加密在密文運(yùn)算過程中不需要中途交換數(shù)據(jù)，可以完全在服務(wù)器 / 節(jié)點(diǎn)上計算。因此，沒有 MPC 的需要發(fā)起方 / 多方在線的要求，更適合用于區(qū)塊鏈。且相比 TEE 是 Trustless 的。唯一的不足在于性能不高。
因此，只要 FHE 逐步提升性能，它的隱私保護(hù)能力是更適合于 Web3 的。
同時，在交易隱私保護(hù)方面，全同態(tài)加密也更適合 EVM。因?yàn)椋?/p>
環(huán)簽名和混幣技術(shù)，并不能支持合約。
而 Aleo 等 ZK 隱私保護(hù)項(xiàng)目，隱私數(shù)據(jù)是類似 UTXO 模型，而非 EVM 的賬戶模型。
全同態(tài)加密則既能支持合約，又能支持賬戶模型，可以很容易接入到 EVM 中。
對比下來，全同態(tài) EVM 確實(shí)很吸引人。
AI 的運(yùn)算本來就是很耗算力的，再疊加全同態(tài)加密這么復(fù)雜的加密模式，現(xiàn)階段可能性能過低，成本過高。我認(rèn)為 AI 的隱私保護(hù)最終還是會是一種 TEE/MPC/ZK/ 半同態(tài)的混合方案。
總的來說，全同態(tài)加密在 Web3 中可以用于交易隱私保護(hù)、AI 隱私保護(hù)和隱私保護(hù)協(xié)處理器。其中我尤其看好隱私保護(hù) EVM，它比現(xiàn)存的環(huán)簽名、混幣技術(shù)、ZK 都要更靈活，更適配 EVM。
我們調(diào)研了如今市面上比較杰出的全同態(tài)加密項(xiàng)目，他們的簡要信息如下：
敘事：為區(qū)塊鏈和 AI 提供全同態(tài)加密
工具：TFHE-rs，TFHE 的 rust 實(shí)現(xiàn)
工具：Concrete，TFHE 的編譯器
產(chǎn)品：Concrete ML ，保護(hù)隱私的機(jī)器學(xué)習(xí)
產(chǎn)品：fhEVM, 保護(hù)隱私的智能合約
團(tuán)隊：CTO Pascal Paillier 著名密碼學(xué)家
CTO & co-founder：Pascal Paillier 密碼學(xué)家。1999 年于 Telecom ParisTech 獲得 PHD 的學(xué)位，1999 年發(fā)明了 Paillier 密碼系統(tǒng)。2013 年開始發(fā)表同態(tài)加密相關(guān)的論文，在全同態(tài)領(lǐng)域?qū)儆陧敿馊宋镏弧?/p>
CEO & co-founder：Rand Hindi，2011 年 UCL，Bioinformatics PHD 畢業(yè)，做過數(shù)據(jù)科學(xué)類項(xiàng)目，在做 ZAMA 的同時，為多個項(xiàng)目做過 Advisor
融資：4 年，共融資 8200 多萬美金，最近一輪 A 輪融 7300 萬，Multicoin Capital 和 Protocol Labs 領(lǐng)投
2023 年 9 月 26 日，Seed Round 700 萬美元, Multicoin Capital 領(lǐng)投，Node Capital、Bankless Ventures、Robot Ventures、Tane Labs、HackVC 和 Metaplanet 參投
敘事：FHE 協(xié)處理器 /L2 FHE Rollup(EVM 兼容的隱私 L2)
產(chǎn)品：支持 FHE 的 Rollup，是 EVM 兼容的機(jī)密智能合約。開發(fā)者用 Solidity 開發(fā) Dapp,同時能保證數(shù)據(jù)隱私。
產(chǎn)品：FHE coprocessor,加密計算任務(wù)從主機(jī)鏈（無論是以太坊、L2 還是 L3）Offload 到鏈下。它們極大地提高了基于 FHE 的操作的效率。
合作：和 Zama 合作，使用 ZAMA 的 fhEVM，github 上是 fork 的 ZAMA 的庫
合作：和 EigenLayer 合作，Rollup 的節(jié)點(diǎn)需要在 EigenLayer 做再質(zhì)
團(tuán)隊：Guy Itzhaki 曾經(jīng)在 Intel 有著 7 年多的工作經(jīng)驗(yàn)，擔(dān)任 Intel 同態(tài)加密與區(qū)塊鏈業(yè)務(wù)發(fā)展總監(jiān)。
Founder：Guy Zyskind，MIT 的 PHD Candidate, 2016 年 MIT 的 MSC。參與 MIT Enigma 隱私協(xié)議的研發(fā)，具備很強(qiáng)的研究發(fā)能力。
CEO：Guy Itzhaki 曾經(jīng)在 Intel 有著 7 年的工作經(jīng)驗(yàn)，在隱私保護(hù)領(lǐng)域有著非常強(qiáng)的時間經(jīng)驗(yàn)，曾擔(dān)任 Intel 同態(tài)加密與區(qū)塊鏈業(yè)務(wù)發(fā)展總監(jiān)。
Prof. Chris, Peikert, 全同態(tài)加密的密碼學(xué)家。Algorand 的密碼學(xué) leader。
融資：1 年，最近一輪 A 輪融 1500 萬， Hack VC 領(lǐng)投, Foresight Ventures 等機(jī)構(gòu)跟投。
2024 年 5 月，A 輪 1500 萬美金，Hack VC 領(lǐng)投, Foresight Ventures 等機(jī)構(gòu)跟投。
2023 年 9 月 26 日，Seed Round 700 萬美金, Multicoin Capital 領(lǐng)投，Node Capital、Bankless Ventures、Robot Ventures、Tane Labs、HackVC 和 Metaplanet 參投.
Roadmap：24 年 Q2 發(fā)布測試網(wǎng)，25 年 Q1 上主
2024 年 Q2，發(fā)布 threshold 網(wǎng)絡(luò).
2024 年 Q3，F(xiàn)HE Co-processor V0.
2025 年 Q1，主網(wǎng)
2025 年 Q3，F(xiàn)HE Co-processor V1.
敘事：模塊化隱私計算層 / 支持 EVM 鏈
產(chǎn)品：支持 FHE 的 Rollup，是 EVM 兼容的機(jī)密智能合約。開發(fā)者用 Solidity 開發(fā) Dapp,同時能保證數(shù)據(jù)隱私。
合作：和 Zama 合作，使用 ZAMA 的 fhEVM
團(tuán)隊：Founder Remi Ga，早期短暫做微軟和谷歌軟件工程師，做過 Parallel Finance 的 DeFi 項(xiàng)目
Founder：Remi Gai, 22 年前在微軟和谷歌分別有有 6～9 個月的軟件工程師經(jīng)驗(yàn)，后來做過 Parallel Finance, DeFi 項(xiàng)目。
Tech lead：Amaury A，Cosmos 的核心開發(fā)
融資：最近一輪 Seed 輪融 450 萬， 1kx 領(lǐng)投
2024 年 2 月，Inco Network 完成 450 萬美元種子輪融資，1kx 領(lǐng)投，Circle Ventures、Robot Ventures、Portal VC、Alliance DAO、Big Brain Holdings、Symbolic、GSR、Polygon Ventures、Daedalus、Matter Labs 和 Fenbushi 等參投
進(jìn)度：24 年 3 月推出測試網(wǎng), 24 年 Q4 推出主網(wǎng)
2024 年 3 月，推出測試網(wǎng)包含了 fhEVM。目前包含了保護(hù)隱私的 ERC-20，隱私投票，盲拍，隱私 DID 幾個示例
2024 年 Q2～Q3，推出測試網(wǎng)包含了 fhEVM
2024 年 Q4，上主網(wǎng)
2025 年計劃做 FPGA 硬件加速，希望 TPS 到 100～1000.
敘事：數(shù)據(jù)的隱私保護(hù)和隱私計算。AI 和 DePIN 數(shù)據(jù)和模型。
產(chǎn)品：23 年的敘事是隱私數(shù)據(jù)湖，隱私保護(hù)的數(shù)據(jù)存儲和計算。今年調(diào)整到了針對 AI 和 DePIN 數(shù)據(jù)和模型的隱私保護(hù)。
合作：和 ZAMA 合作，使用 ZAMA 的全同態(tài)庫
合作：與 Fhenix,Inco 合作，使用 fhEVM 做 Rollup
合作：和 Arweave 合作，存儲加密后的數(shù)據(jù)
合作：和 EigenLayer, Babylon 等合作，服務(wù)節(jié)點(diǎn) restaking 參考：https://mindnetwork.medium.com/fhe-secured-restaking-layer-scaling-security-for-ai-depin-networks-73d5c6e5dda3
團(tuán)隊：CTO George 曾是劍橋大學(xué)研究員。
Co-founder & CTO：George 曾是劍橋大學(xué)研究員，做過跨國銀行的技術(shù)主管， 也有多年互聯(lián)網(wǎng)金融科技的從業(yè)經(jīng)驗(yàn)。
融資：2 年，Seed 融 250 萬，Binance Labs 孵化
2023 年 6 月 20 日，Seed Round 250 萬美元, Binance Labs 領(lǐng)投，HashKey, SevenX 等參投.
RoadMap：已經(jīng)上了測試網(wǎng)，目前有一個 restake 的功能. 其余 Roadmap 未公布
敘事：AI 和 DePIN 隱私計算。
產(chǎn)品：使用 FHE 來訓(xùn)練 ML 模型。優(yōu)化了 TFHE 的 Boolean gates.
產(chǎn)品：FaceID, 隱私保護(hù)版人臉識別。用于防女巫和 KYC
合作：集成 BNB Greenfield 存儲加密數(shù)據(jù)
團(tuán)隊：CTO Zhuan Cheng，芝加哥大學(xué)數(shù)學(xué) PHD，密碼學(xué)技術(shù)研發(fā)經(jīng)驗(yàn)豐富。
CEO：David Jiao, AI 項(xiàng)目曾融過 2 千萬，區(qū)塊鏈項(xiàng)目融過 400 萬。
CTO Zhuan Cheng，芝加哥大學(xué)數(shù)學(xué) PHD，密碼學(xué)研發(fā)經(jīng)驗(yàn)豐富，之前做過 NuLink 的 ZK 隱私保護(hù)項(xiàng)目
融資：1 年，Seed 融 500 萬，Binance Labs 孵化
2024 年 3 月，Seed Round 500 萬美元, Binance Labs 孵化，MH Ventures，K300，Gate Labs, 1NVST 等參投.
RoadMap：24 年 4 月發(fā)布測試網(wǎng) V2，24 年 Q3 主網(wǎng)
2024 年 1 月，Testnet V1.
2024 年 4 月，Testnet V2.
2024 年 Q3，TGE.
敘事：同態(tài)加密硬件。
從上述信息來看，ZAMA 為這些項(xiàng)目提供了全同態(tài)加密的核心開源庫，是當(dāng)前當(dāng)之無愧的技術(shù)先行者和最強(qiáng)者。但目前 ZAMA 暫未聲明有發(fā)幣計劃，因此我們重點(diǎn)關(guān)注了 Fhinex。
Fhinex 將實(shí)現(xiàn)隱私保護(hù)的 EVM，實(shí)現(xiàn)保護(hù)隱私的智能合約。他們計劃建造一個 Fhenix L2，這是一個全同態(tài)隱私的 EVM。提供保護(hù)隱私的交易和 DeFi 等。這個 L2 還配備了一個 threshold 網(wǎng)絡(luò)，用于做一些加解密操作；并且，F(xiàn)henix 還會搭建 FHE co-processor， 一個全同態(tài)計算網(wǎng)絡(luò)，可以服務(wù)于 Fhenix 以外的 EVM 鏈，提供全同態(tài)的計算服務(wù)。
Fhinex 團(tuán)隊的技術(shù)實(shí)力很強(qiáng)，團(tuán)隊成員不僅僅有在 Intel 負(fù)責(zé)隱私計算的專家，還有在 MIT 參與 Enigma 隱私協(xié)議研發(fā)的 PHD，以及 Algorand 密碼學(xué) lead。
總之，我們相信 ZAMA、Fhinex 等全同態(tài)加密項(xiàng)目能為區(qū)塊鏈帶來理想的隱私保護(hù)工具。
