FHE, ZK ve MPC: Üç İleri Şifreleme Teknolojisinin Karşılaştırması

Günümüz dijital çağında, veri güvenliği ve gizlilik koruma giderek daha önemli hale geliyor. Tam homomorfik şifreleme (FHE), sıfır bilgi kanıtı (ZK) ve çok taraflı güvenli hesaplama (MPC) bu zorluklara yanıt vermek için üç ileri şifreleme teknolojisidir. Bu makalede bu üç teknolojinin detaylı bir karşılaştırması yapılacak, çalışma prensipleri, uygulama alanları ve blockchain alanındaki potansiyelleri incelenecektir.

1. Sıfır Bilgi Kanıtı (ZK): Bilgi sızdırmadan kanıtlama yöntemi

Sıfır bilgi kanıtı teknolojisi, belirli bir içeriği ifşa etmeden bilgi doğruluğunu nasıl doğrulayacağı sorununu çözmeyi amaçlamaktadır. Bu teknoloji, şifreleme temeline dayanmaktadır ve bir tarafın (kanıtlayıcı) diğer tarafa (doğrulayıcı) bir ifadenin doğruluğunu, o ifadenin doğruluğundan başka herhangi bir bilgi ifşa etmeden kanıtlamasına olanak tanır.

Bir örnek vermek gerekirse, Alice'in kiralık araç şirketi çalışanı Bob'a kredi durumunun iyi olduğunu kanıtlaması gerektiğini ancak banka hesap dökümünü ayrıntılı olarak vermek istemediğini varsayalım. Bu durumda, bankalar veya ödeme yazılımları tarafından sağlanan "kredi puanı" benzeri bir şey, bir sıfır bilgi kanıtı olarak kullanılabilir. Alice, kredi puanının yeterli olduğunu kanıtlayabilir, Bob ise Alice'in spesifik mali durumunu bilmek zorunda değildir.

Blockchain alanında, ZK teknolojisinin uygulaması anonim şifreleme para birimi Zcash'e referans alınabilir. Kullanıcılar para transferi gerçekleştirdiğinde, işlemi gerçekleştirmek için yeterli paraya sahip olduklarını kanıtlarken anonim kalmaları gerekir. ZK kanıtları üreterek, madenciler işlem taraflarının kimliklerini bilmeden işlemin geçerliliğini doğrulayabilir ve bunu blok zincirine ekleyebilir.

2. Çok Taraflı Güvenli Hesaplama (MPC): Güvenli İşbirliği Hesaplama Yöntemi

Çok taraflı güvenli hesaplama teknolojisi, tarafların hassas bilgilerini ifşa etmeden nasıl işbirliği içinde hesaplama yapacaklarını çözmek için kullanılır. Bu, birden fazla katılımcının herhangi bir tarafın girdi verilerini açıklamadan bir hesaplama görevini birlikte tamamlamasına olanak tanır.

Örneğin, üç kişinin ortalama maaşlarını hesaplamak istediğini, ancak kendi maaş miktarlarını açıklamak istemediklerini varsayalım. MPC teknolojisi kullanarak, her biri maaşını üç parçaya ayırabilir ve diğer iki kişiyle bu parçaların ikisini takas edebilir. Ardından, her biri aldığı sayıları toplar ve bu toplam sonucu paylaşır. Son olarak, üç kişi bu üç toplam sonucu tekrar toplar ve ortalama değerini hesaplayarak ortalama maaşı elde eder, ancak diğerlerinin maaş miktarlarını bilemezler.

Kripto para alanında, MPC teknolojisi bazı cüzdanların tasarımında kullanılmaktadır. Bu cüzdanlar, özel anahtarları birden fazla parçaya ayırarak, kullanıcı cihazlarında, bulutta ve platform sağlayıcısında ayrı ayrı saklar, varlıkların güvenliğini ve geri kazanım kolaylığını artırır. Bazı MPC cüzdanları, özel anahtar parçalarını korumak için daha fazla üçüncü tarafın dahil edilmesini de destekler, güvenliği daha da güçlendirir.

3. Tam Homomorfik Şifreleme (FHE): Şifreli Verilerin Hesaplama Dışa Aktarımı

Tam homomorfik şifreleme teknolojisi, veri gizliliğini korurken üçüncü tarafların hesaplama yapmasına nasıl izin verileceği sorununu çözmektedir. Şifrelenmiş verilere çeşitli işlemler yapılmasına olanak tanır ve şifre çözmeden, nihai elde edilen şifreli sonuç yetkilendirilmiş taraflarca doğru hesaplama sonucunu elde etmek için çözülebilir.

Gerçek uygulamalarda, FHE kullanıcıların şifrelenmiş hassas verileri güvenilmeyen üçüncü taraflara işlenmek üzere vermesine olanak tanır; bu sayede veri sızıntısı konusunda endişelenmelerine gerek kalmaz. Örneğin, bulut bilişim ortamında tıbbi kayıtlar veya kişisel finans bilgileri işlenirken, FHE verilerin işlem süreci boyunca şifreli durumda kalmasını sağlar, böylece veri güvenliği korunur ve gizlilik düzenlemeleri gerekliliklerine uyulur.

Blok zinciri alanında, FHE teknolojisi, bazı hisse kanıtı (PoS) ağlarındaki sorunları çözmek için kullanılabilir. Örneğin, bazı küçük PoS ağlarında, doğrulayıcı düğümler bağımsız bir doğrulama yapmadan büyük düğümlerin sonuçlarını basitçe takip edebilir, bu da ağın merkezileşmesine neden olabilir. FHE teknolojisi kullanılarak, doğrulayıcı düğümlerin diğer düğümlerin cevaplarını bilmeden blok doğrulama işlemini gerçekleştirmesine olanak tanınarak düğümler arasındaki kopyalama davranışlarını önlemeye yardımcı olunabilir.

Aynı şekilde, merkeziyetsiz oylama sisteminde, FHE "oy takip etme" olgusunu önleyebilir ve her bir oy verenin diğerlerinin oy verme eğilimlerini bilmeden bağımsız olarak karar vermesini sağlayarak gerçek kamuoyunu daha iyi yansıtabilir.

Özet

ZK, MPC ve FHE verilerin gizliliğini ve güvenliğini korumayı amaçlasa da, uygulama senaryoları ve teknik karmaşıklık açısından farklılıklar göstermektedir:

• ZK, "nasıl kanıtlanır"a odaklanır ve yetki veya kimlik doğrulama gerektiren durumlar için uygundur.
• MPC, "nasıl hesaplanacağına" odaklanır ve çok sayıda tarafın ortak hesaplama yapması gereken ancak kendi veri gizliliklerini koruması gereken durumlar için uygundur.
• FHE, verilerin şifrelenmiş durumda tutulurken karmaşık hesaplamaların yapılmasını mümkün kılan "nasıl şifreleme" üzerine odaklanmaktadır.

Bu teknolojilerin gerçekleştirilmesinde her birinin zorlukları vardır: ZK derin matematik ve programlama becerileri gerektirir; MPC senkronizasyon ve iletişim verimliliği sorunlarıyla karşılaşır; FHE ise hesaplama verimliliği açısından büyük zorluklarla karşı karşıyadır.

Dijitalleşme sürecinin derinleşmesiyle birlikte, bu şifreleme teknolojileri bireysel gizliliği ve veri güvenliğini koruma konusunda giderek daha önemli bir rol oynayacak ve bize daha güvenli, daha güvenilir bir dijital dünya inşa etme konusunda güçlü bir teknik destek sağlayacaktır.