FHE、ZK、MPCの3つの暗号技術の比較解析

暗号技術の分野では、全同態暗号(FHE)、零知識証明(ZK)と多者安全計算(MPC)は三つの重要なプライバシー保護技術です。これらはすべてデータのプライバシーと安全を保護することを目的としていますが、具体的な応用シーンや技術的特徴においていくつかの違いがあります。この記事では、これら三つの技術を詳細に比較します。

! FHE対ZK対MPC、3つの暗号化技術の違いは正確には何ですか?

ゼロ知識証明 (ZK)

ゼロ知識証明技術は、具体的な情報を漏らすことなく、ある主張の真実性を検証する方法に焦点を当てています。これは暗号技術に基づいており、一方(証明者)が他方(検証者)に対して、ある秘密を知っていることを証明できるようにしますが、その秘密に関する情報を開示する必要はありません。

例えば、アリスはレンタカー会社の従業員ボブに対して、具体的な銀行取引明細を示すことなく、信用が良好であることを証明できます。支払いソフトウェアの「信用スコア」は、一種のゼロ知識証明に似ており、具体的な取引記録を開示することなく、ユーザーの信用状況を証明することができます。

ブロックチェーン分野において、匿名通貨はZK技術の典型的な応用です。ユーザーが送金を行う際には、匿名を保ちながら自分が送金権限を持っていることを証明する必要があります。ZK証明を生成することで、マイナーは取引者の身元を知らないまま取引の合法性を検証し、それをブロックチェーンに追加することができます。

マルチパーティ・セキュア・コンピューティング・(MPC)

マルチパーティ安全計算技術は、各参加者の機密情報を漏らすことなく、複数の参加者が共同で計算タスクを完了する方法を主に解決します。これにより、各自の入力データを明らかにすることなく、協力して計算を完了することが可能になります。

MPCのクラシックな応用シナリオは、アリス、ボブ、キャロルが自分たちの平均給与を計算したいが、互いに具体的な給与額を明かしたくないというものです。MPC技術を使うことで、彼らはそれぞれの給与を三つに分けて、他の二人にそのうちの二つを交換し、受け取った数字を合計して結果を共有します。最後に、三人はその三つの合計結果を再び合計して平均を出すことで、平均給与を得ることができますが、他の人の具体的な給与額を知ることはできません。

暗号技術通貨の分野では、MPCウォレットは重要なアプリケーションです。これは、秘密鍵を複数の部分に分割し、ユーザー、クラウド、取引所などの複数の当事者が共同で保管することで、資産の安全性を向上させます。ユーザーが携帯電話を失った場合でも、他の当事者を通じて秘密鍵を復元することができます。一部のMPCウォレットは、さらなる安全性を高めるために、より多くの第三者を導入することもサポートしています。

完全準同型暗号化 (FHE)

全同態暗号技術は、データを暗号化する方法に焦点を当て、暗号化されたデータが信頼できない第三者に計算を任せても、計算結果が正しく復号化できることを保証します。これにより、データのプライバシーを保護しつつ、外部の計算リソースを利用することが可能になります。

FHEの典型的な適用シーンは、アリスが十分な計算能力を持っておらず、ボブに計算を依存しなければならないが、ボブに実際のデータを明かしたくない場合です。FHEを使用することで、アリスは元のデータを暗号化し、その後ボブに暗号化されたデータを処理させ、最終的にアリスが復号して実際の結果を得ることができます。このプロセス全体を通じて、ボブは元のデータの内容を知ることはできません。

ブロックチェーン分野において、FHEは一部のPoSコンセンサスメカニズムの問題を解決するために使用できます。例えば、一部の小規模なPoSネットワークでは、ノードは自分で検証するのではなく、大きなノードの検証結果に直接従う傾向があり、これが集中化の問題を引き起こす可能性があります。FHE技術を使用することで、ノードは他のノードの回答を知らないままブロック検証を行い、相互にコピーすることを避けることができます。

さらに、FHEは分散型投票などのシーンにも適用でき、投票者同士の影響を防ぎます。一部のプロジェクトはFHEと重質押(re-staking)を組み合わせて、小規模なブロックチェーンにより安全なアウトソーシングノードサービスを提供することを探求しています。

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技術比較

これらの3つの技術はすべてデータのプライバシーとセキュリティを保護することを目的としていますが、適用シーンと技術の複雑さにはいくつかの違いがあります。

1. アプリケーションシーン:
   • ZKは「どのように証明するか」を強調しており、権限や身分を検証する必要があるシーンに適用されます。
   • MPCは「どのように計算するか」を強調し、各自のデータプライバシーを保護しながら共同で計算する必要があるシナリオに適しています。
   • FHEは"どのように暗号化するか"を強調しており、データを暗号化した状態で複雑な計算を行う必要があるシーンに適しています。

2.技術的な複雑さ:

• ZKの理論的基盤は強力ですが、効果的で実現が容易なプロトコルを設計することは複雑であり、深い数学的およびプログラミングの基礎が必要です。
• MPCの実装では、特に複数の参加者がいる場合、同期と通信の効率の問題を解決する必要があり、調整コストと計算オーバーヘッドが高くなります。
• FHEは計算効率の面で巨大な課題に直面しており、理論的には非常に魅力的ですが、実際の応用における高い計算複雑性と時間コストが依然として主要な障害です。

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まとめ

デジタル時代の発展に伴い、データの安全性と個人のプライバシー保護は前例のない挑戦に直面しています。FHE、ZK、MPCの3つの暗号技術は、私たちに強力なプライバシー保護ツールを提供し、さまざまなシーンで重要な役割を果たしています。これらの技術の特徴と応用シーンを理解することは、より安全で、よりプライバシーを重視したデジタル世界を構築するために重要です。

! FHE対ZK対MPC、3つの暗号化技術の違いは正確には何ですか?