FHE、ZKおよびMPC：三つの暗号化技術のデプス比較

暗号化の分野では、完全同型暗号（FHE）、ゼロ知識証明（ZK）、および多者安全計算（MPC）が注目される3つの先進技術です。それぞれ異なるアプリケーションシーンに対応し、データのプライバシーとセキュリティに独自の解決策を提供しています。本記事では、これら3つの技術の特徴、動作原理、およびブロックチェーン分野における応用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）：証明して漏らさない

ゼロ知識証明技術が解決する核心的な問題は、具体的な情報を開示することなく、ある情報の真実性を検証する方法です。ZKは厳格な暗号化の基盤の上に構築されており、一方（証明者）がもう一方（検証者）に、ある主張の真実性を証明することを許可しますが、その主張の真実性以外の情報は開示する必要がありません。

例えば、誰かがレンタカー会社に自分の信用状況が良好であることを証明する必要があるが、詳細な銀行取引明細を提供したくないと仮定します。この場合、銀行や支払いプラットフォームが提供する"信用スコア"は、一種のゼロ知識証明と見なすことができます。顧客は具体的な財務情報を示すことなく、自分の信用スコアが基準を満たしていることを証明することができます。

ブロックチェーンアプリケーションにおいて、ZK技術の典型的なケースは匿名暗号通貨です。例えば、ユーザーが送金を行う際、彼らは匿名を保持しながら、取引を完了するために十分な残高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によって、ユーザーはネットワークに取引の有効性を証明することができ、マイナーや検証者は取引の当事者の身元や具体的な金額を知ることなく、取引の合法性を確認することができます。

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マルチパーティ計算（MPC）：共同計算しながら情報を漏らさない

マルチパーティ計算技術は、各参加者の機密情報を保護しながら、複数の参加者が安全に共同計算を行う方法を解決するために主に使用されます。MPCにより、複数の参加者が計算タスクを協力して完了することができますが、各参加者は他の人の入力データを知ることができません。

MPCのクラシックなアプリケーションシナリオは、各人の具体的な給与を漏洩することなく、多数の人の平均給与を計算することです。参加者は自分の給与データを複数の部分に分割し、他の人と一部のデータを交換します。受け取ったデータを合算し、結果を共有することで、最終的に平均値を計算できますが、誰も他の人の正確な給与を知ることはできません。

暗号化通貨の分野では、MPC技術が財布の安全性に広く利用されています。例えば、一部の取引プラットフォームが導入したMPC財布は、秘密鍵を複数の部分に分割し、ユーザーのデバイス、クラウドストレージ、そしてプラットフォームによって保管されます。この方法は安全性を高めるだけでなく、ユーザーにとってより便利な資産回復のソリューションを提供します。

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完全同型暗号化（FHE）：暗号化されたアウトソーシング計算

全同態暗号化技術が解決する問題は：どのようにセンシティブなデータを暗号化し、第三者が復号化せずにデータを計算処理できるようにし、その結果が元のデータ所有者によって正しく復号化されるかということです。FHEは、暗号化されたデータ上で任意の計算操作を実行することを許可し、復号化後の結果の正確性に影響を与えません。

実際のアプリケーションでは、FHEはデータ所有者が暗号化されたデータを信頼できない第三者に処理させることを可能にし、データの漏洩を心配する必要がありません。例えば、クラウドコンピューティング環境で医療記録や個人の財務情報を処理する際、FHEはデータが処理の全過程で常に暗号化された状態を保つことを保証し、データの安全を守りながらプライバシー規制の要件にも適合します。

ブロックチェーン分野において、FHE技術は一部のPoS（プルーフ・オブ・ステーク）ネットワークに存在する問題を解決することが期待されています。例えば、一部の小規模なPoSネットワークでは、検証ノードが独立して取引の検証を行うのではなく、大ノードの検証結果を直接採用する傾向があるため、ネットワークの集中化につながる可能性があります。FHE技術を使用することで、ノードは他のノードの検証結果を知らずにブロック検証を完了することができ、ネットワークの非中央集権特性を維持することが可能になります。

さらに、FHEは分散型投票システムにも応用でき、投票者同士の影響や流され投票を防ぎ、投票結果がより真実の民意を反映することを保証します。

技術比較

ZK、MPC、FHE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おいて顕著な違いがあります。

1. アプリケーションの重点：
   • ZKは「どのように証明するか」に重点を置き、権限や身分を検証する必要があるシーンに適しています。
   • MPCは"どのように計算するか"に重点を置き、複数の当事者が共同で計算する必要があるが、それぞれのデータのプライバシーを保護する必要がある状況に適しています。
   • FHEは「どのように暗号化するか」に重点を置き、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の実装には深い数学とプログラミングスキルが必要であり、効果的で実装が容易なプロトコルを設計することは挑戦的です。
• MPCを実現する際には、特に参加者が多数いる場合に、同期と通信効率の問題を解決する必要があります。
• FHEは計算効率の大きな課題に直面しており、理論的には非常に魅力的ですが、実際の応用は高い計算の複雑さと時間コストに制約されています。

この3つの技術は常に進化しており、データの安全性と個人のプライバシー保護に強力なツールを提供しています。技術の進歩とアプリケーションの拡大に伴い、これらは今後のデジタル世界においてますます重要な役割を果たすでしょう。

! 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?