FHE vs. prove ZK: qual è la differenza tra le tecnologie per la privacy?

La crittografia completamente omomorfa (FHE) consente alle applicazioni di eseguire calcoli su dati cifrati senza prima decifrarli. Il risultato resta cifrato, il che rende la FHE utile quando i dati sensibili devono rimanere privati per tutta la durata del calcolo.

Le prove a conoscenza zero (ZK) hanno uno scopo diverso. Consentono a una parte di dimostrare che un'affermazione o un calcolo è corretto senza rivelare i dati privati sottostanti. Le prove ZK sono comunemente usate per credenziali private, verifica dei rollup, prove di solvibilità e altri casi in cui la verifica conta più del mantenere cifrato l'intero calcolo.

La differenza chiave è che la FHE protegge i dati mentre vengono elaborati, mentre le prove ZK verificano un risultato senza esporre gli input privati. Alcuni sistemi blockchain orientati alla privacy combinano entrambe le tecnologie perché risolvono parti diverse dello stesso problema.

Che cos'è la crittografia completamente omomorfa (FHE)?

La crittografia completamente omomorfa (FHE) è un metodo crittografico che consente di eseguire calcoli direttamente su dati cifrati. I dati restano cifrati durante l'elaborazione e il risultato finale può essere decifrato in un secondo momento, restituendo lo stesso output che sarebbe stato prodotto dal testo in chiaro originale.

Nelle applicazioni blockchain, la FHE può supportare saldi cifrati, votazioni private o stati applicativi riservati senza esporre i valori sottostanti ai validatori o agli altri partecipanti. Il sistema ha comunque bisogno di regole chiare per la gestione delle chiavi, l'autorità di decifratura e l'accesso ai risultati finali.

Cosa sono le prove a conoscenza zero (ZK)?

Le prove a conoscenza zero (ZK) consentono a una parte di dimostrare che un'affermazione o un calcolo è valido senza rivelare le informazioni private usate per produrre la prova. Un prover crea la prova, mentre un verifier la controlla rispetto a regole predefinite.

Le prove ZK possono essere usate per verifiche di identità private, verifica delle transazioni, validità dei rollup e prove di riserve o solvibilità. La privacy dipende da come è progettata l'applicazione, poiché alcuni input, output o dettagli delle transazioni possono comunque restare pubblici.

FHE vs. prove ZK: quali sono le differenze chiave?

FHE e ZK risolvono parti diverse del calcolo riservato. Trattarle come sostituti può lasciare irrisolta la privacy o la correttezza.

In che modo FHE e prove ZK funzionano diversamente?

- FHE: I dati restano cifrati mentre su di essi vengono eseguiti i calcoli. Le applicazioni possono aggiornare saldi cifrati, voti o altri stati privati senza esporre i valori sottostanti. Il sistema ha comunque bisogno di regole per le chiavi di decifratura, l'accesso autorizzato e il recupero in caso di perdita o compromissione delle chiavi.

- Prove ZK: Un prover dimostra che input privati soddisfano una serie di regole senza rivelarli. Il verifier controlla la prova risultante invece di ripetere l'intero calcolo. La prova conferma solo le regole codificate nel sistema, quindi una logica di circuito errata può comunque produrre una prova valida per una condizione sbagliata.

Quali sono i progetti FHE e ZK più comuni?

Progetti FHE comuni

1. Zama: Sviluppa strumenti FHE e infrastrutture blockchain per smart contract riservati e applicazioni onchain cifrate.

2. Fhenix: Costruisce infrastrutture blockchain che usano la FHE per supportare l'esecuzione di smart contract cifrati.

3. Inco: Si concentra sul calcolo riservato per applicazioni blockchain tramite uno stato cifrato basato su FHE.

Progetti ZK comuni

1. zkSync: Usa prove a conoscenza zero per scalare Ethereum verificando batch di transazioni offchain.

2. Starknet: Usa prove STARK per verificare il calcolo e scalare l'esecuzione degli smart contract su Ethereum.

3. Aztec: Si concentra su applicazioni blockchain che preservano la privacy tramite la tecnologia delle prove a conoscenza zero.

Quali rischi o compromessi comportano FHE e prove ZK?

- Rischi FHE: Il calcolo cifrato è molto più intensivo in termini di risorse rispetto al calcolo normale. Testi cifrati di grandi dimensioni, elaborazione più lenta, gestione delle chiavi e autorità di decifratura possono aumentare costi e complessità.

- Rischi ZK: La generazione delle prove richiede circuiti e software specializzati. Bug nei circuiti, nei compilatori, nei contratti verifier o nei processi di setup possono compromettere la privacy o la correttezza, mentre i metadati pubblici possono comunque rivelare informazioni.

Entrambe le tecnologie dipendono fortemente da un'implementazione e da una progettazione applicativa corrette, più che dalla sola crittografia.

Quale tecnologia per la privacy si adatta alle applicazioni blockchain?

- FHE: Più adatta alle applicazioni che devono elaborare continuamente dati privati, come saldi riservati, aste private e votazioni cifrate.

- Prove ZK: Più adatte a dimostrare che una condizione o un calcolo è valido senza rivelare le informazioni sottostanti, come verifiche di identità, verifica dei rollup, prove di solvibilità o controlli di idoneità privati.

- Uso congiunto: Alcuni sistemi combinano FHE e prove ZK, così i dati possono restare cifrati durante il calcolo mentre le prove verificano che input ed elaborazione seguano le regole richieste.

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