Perkembangan dan Aplikasi Enkripsi Homomorphic Penuh (FHE)

Enkripsi homomorfik sepenuhnya (FHE) telah mengalami perjalanan panjang sejak pertama kali diusulkan pada tahun 1970-an. Ide dasarnya adalah melakukan perhitungan langsung pada data yang terenkripsi tanpa perlu mendekripsi. Pada awalnya hanya dapat melakukan operasi penjumlahan atau perkalian sederhana, yang dikenal sebagai enkripsi homomorfik sebagian. Pada tahun 2009, penelitian terobosan oleh Craig Gentry mewujudkan pelaksanaan perhitungan arbitrer pada data yang terenkripsi, menandai datangnya era enkripsi homomorfik sepenuhnya.

FHE sebagai salah satu teknologi enkripsi canggih, memungkinkan perhitungan pada data terenkripsi tanpa perlu mendekripsi terlebih dahulu. Ini berarti bahwa operasi dapat dilakukan pada data terenkripsi dan menghasilkan hasil terenkripsi, hasil setelah dekripsi akan sama dengan hasil yang diperoleh dari operasi langsung pada data asli.

Fitur inti dari FHE mencakup homomorfisme, manajemen kebisingan, dan kemampuan operasi tanpa batas. Homomorfisme memastikan bahwa operasi penjumlahan dan perkalian pada ciphertext setara dengan operasi yang sesuai pada plaintext. Manajemen kebisingan sangat penting karena setiap operasi akan menambah kebisingan dalam ciphertext, dan kebisingan yang terlalu besar dapat menyebabkan kegagalan perhitungan. Berbeda dengan enkripsi homomorphic parsial dan enkripsi homomorphic tertentu, FHE mendukung operasi penjumlahan dan perkalian tanpa batas, sehingga dapat melakukan berbagai jenis perhitungan pada data terenkripsi.

Namun, FHE menghadapi tantangan efisiensi komputasi. Perhitungan pada ciphertext mungkin memakan waktu 10.000 hingga 1.000.000 kali lebih lama dibandingkan perhitungan pada plaintext. Hanya ketika penjumlahan dan perkalian tak terbatas dapat dilakukan pada ciphertext, barulah enkripsi homomorphic sepenuhnya terwujud.

FHE menunjukkan potensi besar di bidang blockchain. Ini mungkin menjadi teknologi kunci untuk menyelesaikan masalah skalabilitas dan perlindungan privasi blockchain. Dengan mengubah blockchain yang sepenuhnya transparan menjadi bentuk yang sebagian terenkripsi, FHE dapat meningkatkan tingkat perlindungan privasi sambil mempertahankan kontrol kontrak pintar. Pendekatan ini diharapkan dapat mewujudkan aplikasi seperti pembayaran terenkripsi, permainan privasi, dan lain-lain, sambil mempertahankan grafik transaksi untuk memenuhi kebutuhan regulasi.

FHE juga dapat meningkatkan pengalaman pengguna proyek privasi yang ada. Melalui teknologi pengambilan pesan privasi (OMR), FHE memungkinkan klien dompet untuk melakukan sinkronisasi tanpa mengekspos konten yang diakses, menyelesaikan beberapa masalah yang dihadapi proyek terkait keterlambatan pengambilan informasi saldo.

Meskipun FHE sendiri tidak dapat secara langsung menyelesaikan masalah skalabilitas blockchain, menggabungkannya dengan bukti nol pengetahuan (ZKP) mungkin memberikan solusi baru untuk skalabilitas. FHE yang dapat diverifikasi dapat memastikan bahwa perhitungan dilakukan dengan benar, menyediakan mekanisme perhitungan yang dapat dipercaya untuk lingkungan blockchain.

FHE dan ZKP adalah teknologi yang saling melengkapi, masing-masing melayani tujuan yang berbeda. ZKP berfokus pada komputasi yang dapat diverifikasi dan atribut pengetahuan nol, sementara FHE memungkinkan perhitungan pada data terenkripsi tanpa mengungkapkan data tersebut. Menggabungkan keduanya meskipun akan secara signifikan meningkatkan kompleksitas perhitungan, tetapi dapat memberikan keuntungan unik dalam kasus penggunaan tertentu.

Saat ini, kemajuan pengembangan FHE tertinggal sekitar tiga hingga empat tahun dibandingkan ZKP, tetapi sedang mengejar dengan cepat. Proyek FHE generasi pertama telah mulai diuji, dan diharapkan dapat meluncurkan mainnet akhir tahun ini. Meskipun biaya komputasi FHE masih lebih tinggi dibandingkan ZKP, potensi penerapannya dalam skala besar semakin terlihat.

Aplikasi FHE menghadapi beberapa tantangan, termasuk efisiensi komputasi dan manajemen kunci. Intensitas komputasi dari operasi bootstrap adalah hambatan utama, tetapi dengan perbaikan algoritma dan optimasi rekayasa, situasi ini secara bertahap membaik. Untuk aplikasi tertentu seperti pembelajaran mesin, alternatif yang tidak menggunakan operasi bootstrap mungkin lebih efisien. Manajemen kunci juga merupakan masalah yang perlu diselesaikan, terutama dalam hal manajemen kunci ambang yang melibatkan kelompok validator.

Perusahaan modal ventura enkripsi menunjukkan minat yang besar terhadap bidang FHE. Threshold FHE (TFHE) menggabungkan FHE dengan komputasi multipihak dan teknologi blockchain, membuka skenario aplikasi baru. Keterteman pengembang FHE, terutama dukungan untuk pemrograman menggunakan Solidity, membuatnya praktis dan dapat dilakukan dalam pengembangan aplikasi.

Lingkungan regulasi untuk teknologi FHE bervariasi menurut daerah. Meskipun privasi data umumnya didukung, privasi keuangan masih berada di zona abu-abu. FHE memiliki potensi untuk meningkatkan perlindungan privasi data, memungkinkan pengguna untuk mempertahankan kepemilikan data dan mungkin mendapatkan manfaat darinya, sambil mempertahankan manfaat sosial seperti iklan yang terarah.

Dengan kemajuan terus-menerus dalam penelitian teori, pengembangan perangkat lunak, optimasi perangkat keras, dan perbaikan algoritma, FHE diperkirakan akan mencapai kemajuan signifikan dalam tiga hingga lima tahun ke depan, beralih dari tahap penelitian teori ke tahap aplikasi praktis.

Teknologi enkripsi homomorphic sepenuhnya sedang berada di garis depan inovasi di bidang enkripsi, menyediakan solusi privasi dan keamanan yang canggih. Dengan kemajuan teknologi yang terus berlanjut dan perhatian modal ventura yang terus berlanjut, FHE diharapkan dapat diterapkan secara besar-besaran, mengatasi masalah kunci dalam skalabilitas blockchain dan perlindungan privasi. Seiring dengan matangnya teknologi, FHE diharapkan membuka kemungkinan baru, mendorong inovasi perkembangan berbagai aplikasi dalam ekosistem enkripsi.