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ZK12:迈向实践中可验证的全同态加密

zeroknowledgefm zeroknowledgefm
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2025-04-25

该视频的核心内容是探讨如何结合全同态加密(FHE)和简洁零知识证明(SNARKs)来实现既能保护隐私又能验证计算结果的外包计算,即“可验证的FHE”(Verifiable FHE)。

视频中提出的关键论据和信息包括:

  1. FHE和SNARKs的互补性: FHE提供隐私保护,SNARKs提供可验证性。结合两者可以实现隐私保护和可验证的外包计算。
  2. 两种结合方式: 一种是在SNARKs内部运行FHE,即用SNARKs证明FHE的密文操作;另一种是在FHE内部运行SNARKs,即同态计算证明。视频强调,从安全角度考虑,应该选择前者,即在SNARKs内部运行FHE,以便客户端在解密前先验证证明。
  3. 结合的挑战: FHE和SNARKs都有各自的开销,结合后开销会成倍增加。FHE的密文扩展会增大电路规模,FHE的自举操作(bootstrapping)开销巨大,且FHE通常在环上运算,而SNARKs通常在有限域上运算,存在不匹配。
  4. 解决方案: 视频介绍了使用轻量级的FHE方案TFHE,并将其与高效的SNARKs方案Plonky2结合。由于TFHE的自举操作开销过大,视频提出使用基于递归的增量可验证计算(IVC)来优化自举操作的证明。
  5. 实验结果: 使用IVC优化后,在AWS大型实例上,单个自举操作的证明时间约为20分钟。虽然较慢,但表明该方案是可行的。
  6. 安全性证明: 视频强调,在特定条件下(先验证后解密,客户端知道电路和输入密文,输入密文格式良好),该结合方案可以在通用可组合性(UC)模型下证明其安全性,甚至可以抵抗恶意攻击者。
  7. 潜在应用: 可验证的FHE可以应用于神经网络(实现可验证和私有的AI)和区块链(减少验证者数量,降低对验证者诚实性的信任要求)。
密码学  Fully Homomorphic Encryption  SNARKs  Verifiable Computation  Privacy-Preserving  Bootstrapping