Vollständig homomorphe Verschlüsselung verstehen: Komplexe Technologie mit einem einfachen Vorschlag

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Als erfahrener Krypto-Investor mit Informatik-Hintergrund habe ich eine Menge bahnbrechender Technologien gesehen, die versprechen, die digitale Welt zu revolutionieren. Aber keine hat meine Aufmerksamkeit so sehr erregt wie Fully Homomorphic Encryption (FHE).

Aufgrund des komplexen Namens ist es ziemlich schwierig, die vollständig homomorphe Verschlüsselung (FHE) zu diskutieren und zu erklären. Aus diesem Grund wird es oft mit seiner Abkürzung bezeichnet. Während die Vermeidung des neunsilbigen Titels die Konversation erleichtert, erfordert das Verständnis der Feinheiten seiner Funktionsweise etwas mehr Aufmerksamkeit.

Unabhängig davon, ob Sie über Grundkenntnisse in Kryptographie verfügen oder noch nie komplexe Berechnungen durchgeführt haben, können Sie diesen Punkt dennoch verstehen: Die Fähigkeit, verschlüsselte Daten zu untersuchen, ohne dass eine Entschlüsselung erforderlich ist, ist von großer Bedeutung. Wenn Sie derjenige wären, der diese Technologie erfunden hätte, könnten Sie sie sogar als „revolutionär“ bezeichnen, und Ihre Begeisterung wäre mehr als gerechtfertigt.

FHE ist eine große Sache für die Datenanalyse, für Web3, für Banken, Hochfrequenzhandel, KI und eine ganze Reihe anderer digitaler Branchen. Wir werden in Kürze untersuchen, warum dies der Fall ist. Aber zunächst eine kurze Einführung in die Funktionsweise von FHE und was es von anderen Verschlüsselungsmethoden unterscheidet.

Was ist mit FHE los?

Anstatt uns mit booleschen Arithmetik- und Restzahlensystemen zu befassen, konzentrieren wir uns auf die Schlüsselaspekte der vollständig homomorphen Verschlüsselung (FHE). Im Wesentlichen ermöglicht diese Technologie die Ausführung von Programmen auf verschlüsselten Daten, ohne deren Inhalt preiszugeben – eine Behauptung, die zunächst unglaublich erscheinen mag, aber tatsächlich wahr ist. Der Zauber dahinter liegt in den jüngsten Fortschritten in der Kryptographie und den Chiffretexten.

Durch die vollständig homomorphe Verschlüsselung (FHE) werden Daten so verschlüsselt, dass grundlegende mathematische Operationen wie Addition und Multiplikation möglich sind. Wenn Sie beispielsweise zwei verschlüsselte Nachrichten mit FHE kombinieren, erhalten Sie eine weitere verschlüsselte Nachricht, die die Summe der ursprünglichen Klartexte enthält. Wenn diese verschlüsselten Nachrichten miteinander multipliziert werden, ist das Ergebnis eine weitere verschlüsselte Nachricht, die das Produkt der ursprünglichen Klartexte widerspiegelt.

Stellen Sie sich ein Szenario vor, in dem es möglich ist, das am häufigsten verwendete Passwort zu finden, Patientenakten zu untersuchen, um zugrunde liegende Gesundheitszustände zu identifizieren, ohne vertrauliche Daten preiszugeben, oder Kreditscores auf der Grundlage demografischer Daten zu analysieren, ohne persönliche Daten preiszugeben – und dabei gleichzeitig sicherzustellen, dass die Forscher keinen Zugriff darauf erhalten die tatsächlichen verschlüsselten Daten, entschlüsselten Passwörter, sensiblen medizinischen Informationen oder persönlich identifizierbaren Daten.

Hier sind einige Beispiele dafür, wie THE genutzt werden kann – und es ist erwähnenswert, dass allein das Potenzial von KI-Anwendungen dafür sorgen könnte, dass THE-Analysten in den nächsten zehn Jahren zusätzliche Stunden arbeiten.

Wer nutzt FHE?

Welche Organisationen nutzen derzeit Fully Homomorphic Encryption (FHE)? Ein Blick auf die Liste zeigt einige der Technologiegiganten wie IBM, Microsoft, Oracle und Google. Wenn wir jedoch tiefer in die Liste eintauchen, finden wir spezifischere Anwendungsfälle und faszinierende Anwendungen. Im Hinblick auf die Cybersicherheit erfährt FHE eine erhebliche Akzeptanz. Interessanterweise könnte Alibaba, das Unternehmen mit den bislang meisten angemeldeten FHE-Patenten, eine Überraschung sein.

Auf der Topliste von VentureRadar für Unternehmen, die Fully Homomorphic Encryption (FHE) nutzen, steht Fhenix, ein Web3-Innovator, der sich zum Ziel gesetzt hat, diese Technologie für die sichere On-Chain-Berechnung sensibler Daten einzusetzen. Fhenix hat ein System entwickelt, das die FHE-Integration in Smart Contracts ermöglicht und so die Möglichkeiten für dezentrale Apps erheblich erweitert. Potenzielle Anwendungen erstrecken sich über verschiedene Sektoren wie Spiele und private soziale Netzwerke.

Über den Web3-Bereich hinaus gewinnt Fully Homomorphic Encryption (FHE) vor allem im Automobilsektor, in Cloud-Diensten, im Gesundheitswesen und im Versicherungswesen an Bedeutung. Im Wesentlichen kann jede Branche, die auf Datenanalysen angewiesen ist – und die nahezu alle digitalen Bereiche umfasst – erhebliche Vorteile aus deren Nutzung ziehen.

Hindernisse für eine breitere Akzeptanz

Eine Möglichkeit, den gegebenen Text umzuformulieren, könnte sein: Wenn FHE so schlau erscheint, fragen Sie sich vielleicht, warum es nicht jeder übernimmt? Die Antwort liegt in der Tatsache, dass es oft Zeit erfordert, neue und komplizierte Technologien vollständig zu verstehen und benutzerfreundliche Tools zu entwickeln, die ihre Verwendung erleichtern. Blockchain dient als hervorragendes Beispiel: Es gibt sie schon seit 15 Jahren, und der Großteil dieser Zeit wurde damit verbracht, die Bereitstellung einer Dapp oder Appchain so einfach wie Plug-and-Play zu ermöglichen.

Es ist erwähnenswert, dass es die vollständig homomorphe Verschlüsselung (FHE) schon so lange gibt wie die Blockchain: Craig Gentry führte 2009 das erste voll funktionsfähige FHE-Schema ein, zufällig zur gleichen Zeit, als Satoshi Nakamoto Bitcoin herausbrachte. Das Design von Gentry nutzte einen Prozess namens Bootstrapping, bei dem die verschlüsselten Daten kontinuierlich aktualisiert werden, um Fehler zu minimieren, die während der Berechnungen entstehen.

Derzeit gibt es technische Hürden, für die Entwickler von Fully Homomorphic Encryption (FHE) weiterhin Lösungen verfeinern, mit dem Ziel, die Rechengeschwindigkeit zu erhöhen, Verzögerungen zu minimieren und die Skalierbarkeit zu verbessern. Obwohl unser Verständnis von FHE seit seiner Einführung erheblich gewachsen ist, bleiben viele seiner praktischen Anwendungen theoretisch oder werden in Forschungsumgebungen experimentell untersucht. Allerdings ist die Zahl der realen Produktionsimplementierungen von FHE relativ gering, dieser Trend ändert sich jedoch allmählich.

Angesichts der Vielzahl möglicher Anwendungen für FHE und der historischen Entwicklung von Technologien, die sich mit zunehmender Reife verbessern, ist es logisch, davon auszugehen, dass die vollständig homomorphe Verschlüsselung irgendwann ihre volle Leistungsfähigkeit erreichen wird. Sobald dies geschieht, werden diejenigen Unternehmen, die das Potenzial am schnellsten erkennen und praktische Lösungen für die Verarbeitung verschlüsselter Daten entwickeln, die Hauptnutznießer sein.

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2024-10-24 13:24