Sejak diperkenalkannya Bitcoin pada tahun 2009, teknologi blockchain telah berkembang secara dramatis, bertransformasi dari buku besar mata uang kripto yang sederhana menjadi platform yang banyak digunakan dalam aplikasi terdesentralisasi. Sifat fundamentalnya—kekekalan, transparansi, dan desentralisasi—telah menjadikan blockchain sebagai kerangka kerja yang kuat untuk transaksi data yang aman, sehingga menghilangkan kebutuhan akan perantara tradisional.
Meskipun teknologi blockchain telah maju, kekhawatiran mengenai privasi data tetap ada. Meskipun blockchain menjamin keamanan transmisi data melalui enkripsi, proses dekripsi untuk memproses data dapat menimbulkan potensi lubang keamanan. Kerentanan ini sangat signifikan pada area dimana kerahasiaan dan integritas data sangat penting, seperti aplikasi terdesentralisasi (dApps) dan sistem keuangan yang berjalan dalam kerangka Web3.
Untuk memitigasi risiko ini, metode kriptografi canggih seperti enkripsi homomorfik penuh (FHE) dan bukti tanpa pengetahuan (ZKP) menjadi semakin penting. Teknologi ini menyediakan cara revolusioner untuk melakukan komputasi pada data dan memverifikasi kerahasiaannya tanpa mengungkapkan informasi sensitif yang mendasarinya.
Dalam artikel ini, kami akan menganalisis secara mendalam peran kunci FHE dan ZKP dalam meningkatkan privasi aplikasi blockchain dan menekankan pentingnya teknologi ini dalam pengembangan privasi data blockchain di masa mendatang.
Perkenalan
Sejarah FHE dan ZKP telah berlangsung selama beberapa dekade. Keduanya telah mengalami perkembangan yang signifikan dari waktu ke waktu dan masih memainkan peran penting dalam meningkatkan privasi data.
Enkripsi Homomorfik Penuh (FHE)
FHE adalah metode kriptografi canggih yang memungkinkan fungsi dijalankan langsung pada data terenkripsi, menjaga kerahasiaannya selama proses berlangsung. Pada dasarnya, FHE menjaga data tetap terenkripsi baik selama penyimpanan maupun komputasi, memperlakukan enkripsi sebagai "kotak hitam" yang aman di mana hanya pemilik kunci yang dapat mendekripsi keluarannya. Konsep FHE pertama kali diusulkan pada tahun 1978 sebagai cara untuk memodifikasi perangkat keras komputer agar memungkinkan pemrosesan data terenkripsi yang aman. Namun, baru pada tahun 2009 kemajuan dalam daya komputasi memungkinkan skema FHE yang layak muncul. Terobosan ini sebagian besar berkat Craig Gentry, yang karya inovatifnya menandai tonggak penting di bidang ini.
Istilah-istilah kunci dijelaskan:
Sepenuhnya: Ini berarti bahwa berbagai operasi, seperti penjumlahan dan perkalian, dapat dilakukan pada data terenkripsi.
Homomorfik: merujuk pada kemampuan untuk melakukan perhitungan langsung pada data terenkripsi tanpa mendekripsinya.
Enkripsi: Menjelaskan proses mengubah informasi ke dalam format aman untuk mencegah akses tidak sah.
Sejak 2009, bidang FHE telah mencapai kemajuan yang signifikan, dengan terobosan besar yang terjadi pada tahun 2013 yang menyederhanakan proses relinearisasi dan meningkatkan efisiensi FHE secara signifikan. Kemajuan ini telah menyoroti kemampuan FHE untuk melakukan berbagai operasi aritmatika pada data terenkripsi, melindungi keamanan dan integritas data tanpa mengungkapkan isinya.
Bukti Tanpa Pengetahuan (ZKP)
ZKP pertama kali diusulkan dalam makalah penting tahun 1985 (The Knowledge Complexity of Interactive Proof Systems) oleh Shafi Goldwasser, Silvio Micali, dan Charles Rackoff. Awalnya merupakan konsep teoretis, ZKP tidak mendapatkan momentum yang signifikan hingga munculnya zk-SNARK pada tahun 2012. zk-SNARK adalah jenis ZKP yang dapat memverifikasi keaslian komputasi apa pun tanpa kebocoran informasi.
Dalam ZKP pada umumnya, terdapat dua peran utama: pembukti dan verifikator. Tujuan pembukti adalah mengonfirmasi pernyataan tertentu, sementara peran verifikator adalah mengevaluasi kebenaran pernyataan tersebut tanpa mempelajari informasi tambahan. Pendekatan ini memungkinkan pembukti untuk hanya mengungkapkan bukti yang diperlukan untuk memverifikasi pernyataan tersebut, sehingga melindungi kerahasiaan data dan meningkatkan privasi.
Dengan berkembangnya teknologi blockchain dan mata uang kripto, aplikasi praktis ZKP telah meningkat drastis. ZKP berperan penting dalam memfasilitasi transaksi privat dan meningkatkan keamanan kontrak pintar. Kemunculan zk-SNARK telah mendorong pengembangan solusi seperti zCash, zkRollup, dan zkEVM, yang mengubah apa yang sebelumnya merupakan kegiatan akademis menjadi ekosistem yang penuh dengan aplikasi praktis. Transformasi ini menyoroti semakin relevannya ZKP dalam melindungi keamanan sistem terdesentralisasi seperti Ethereum dan mendorong infrastruktur digital yang kuat dan berpusat pada privasi.
ZK vs FHE
Meskipun FHE dan ZKP memiliki beberapa kesamaan, terdapat perbedaan signifikan dalam fungsionalitasnya. FHE dapat melakukan komputasi langsung pada data terenkripsi tanpa membocorkan atau mengakses data asli, sehingga menghasilkan hasil yang akurat tanpa mengungkap informasi yang mendasarinya.
Kedua teknologi ini berbeda dalam hal berikut:
Perhitungan enkripsi:
ZKP kesulitan menangani data terenkripsi dari banyak pengguna, seperti token ERC-20 privat, tanpa mengorbankan keamanan. Sebaliknya, FHE unggul dalam hal ini, memberikan fleksibilitas dan komposabilitas yang lebih besar untuk jaringan blockchain. Namun, ZKP biasanya memerlukan integrasi khusus untuk setiap jaringan atau aset baru.
Skalabilitas:
Saat ini, ZKP secara luas dianggap lebih skalabel daripada FHE. Namun, seiring kemajuan teknologi, skalabilitas FHE diperkirakan akan meningkat di tahun-tahun mendatang.
Perhitungan yang rumit:
FHE sangat cocok untuk melakukan komputasi kompleks pada data terenkripsi, sehingga ideal untuk aplikasi seperti pembelajaran mesin, MPC aman, dan komputasi yang sepenuhnya privat. Sebaliknya, ZKP sering digunakan untuk operasi yang lebih sederhana, seperti membuktikan nilai tertentu tanpa mengungkapkannya.
Penerapan universal:
ZKP unggul dalam aplikasi spesifik, seperti autentikasi, sertifikasi, dan skalabilitas. Namun, FHE dapat digunakan dalam area aplikasi yang lebih luas, termasuk komputasi awan yang aman, kecerdasan buatan yang menjaga privasi, dan pemrosesan data rahasia.
Perbandingan ini menyoroti keunggulan dan keterbatasan unik masing-masing teknologi, sekaligus menggambarkan relevansinya terhadap berbagai skenario. Kedua teknologi tersebut merupakan komponen penting dalam aplikasi blockchain, tetapi ZKP saat ini memiliki rekam jejak aplikasi yang lebih matang. Meskipun demikian, FHE diperkirakan akan terus berkembang di masa mendatang dan mungkin menjadi solusi yang lebih tepat untuk perlindungan privasi.
Penerapan bersama ZKP dan FHE
Beberapa aplikasi telah mencoba cara-cara menarik untuk menggabungkan ZKP dan FHE. Craig Gentry dan rekan-rekannya khususnya telah mengeksplorasi penggunaan enkripsi homomorfik hibrida sepenuhnya untuk mengurangi overhead komunikasi. Teknik-teknik inovatif ini telah diterapkan pada berbagai skenario blockchain dan berpotensi untuk dieksplorasi di area lain juga.
Potensi penerapan ZKP dan FHE bersama-sama meliputi:
Komputasi awan yang aman: FHE mengenkripsi data dan ZKP memverifikasi kebenarannya, sehingga memungkinkan dilakukannya komputasi aman di awan tanpa mengekspos data asli.
Pemungutan suara elektronik: Kombinasi ini memastikan kerahasiaan surat suara dan mengonfirmasi keakuratan penghitungan suara.
Transaksi Keuangan: Di sektor keuangan, integrasi ini menjaga kerahasiaan transaksi sekaligus memungkinkan para pihak memverifikasi kebenaran transaksi tanpa mengungkapkan informasi terperinci.
Diagnosis medis:Data medis dienkripsi sehingga dapat dianalisis oleh penyedia layanan medis, yang dapat mengonfirmasi diagnosis tanpa mengakses informasi pasien yang sensitif.
Penerapan gabungan ZKP dan FHE berpotensi meningkatkan identitas dan keamanan data dalam aplikasi dan layak untuk dieksplorasi dan diteliti lebih lanjut.
Proyek FHE Saat Ini
Berikut adalah beberapa proyek yang berupaya menerapkan teknologi FHE di ruang blockchain:
Zama: Perusahaan kriptografi sumber terbuka yang mengembangkan solusi FHE untuk blockchain dan AI.
Secret Network: Platform blockchain yang diluncurkan pada tahun 2020 yang mengintegrasikan kemampuan kontrak pintar yang menjaga privasi.
Tabir surya: Kompiler yang dirancang untuk FHE dan ZKP.
Fhenix: Blockchain Layer 2 rahasia yang menggunakan teknologi FHE.
Mind Network: Solusi rollup restaking serbaguna berdasarkan FHE.
Privasea: Platform infrastruktur data yang menggunakan teknologi FHE untuk memfasilitasi komputasi pada data terenkripsi.
Meringkaskan
FHE dengan cepat memantapkan dirinya sebagai bagian integral dari keamanan siber, terutama di bidang komputasi awan. Raksasa industri seperti Google dan Microsoft mengadopsi teknologi ini untuk memproses dan menyimpan data pelanggan secara aman tanpa mengorbankan privasi.
Teknologi ini menjanjikan untuk mendefinisikan ulang keamanan data di seluruh platform, menandai era privasi yang belum pernah terjadi sebelumnya. Untuk mencapai masa depan ini, kemajuan berkelanjutan dalam teknologi seperti FHE dan ZKP diperlukan. Kolaborasi lintas disiplin sangat penting, termasuk kriptografer, insinyur perangkat lunak, pakar perangkat keras, dan pembuat kebijakan untuk menavigasi lanskap regulasi dan mendorong adopsi yang lebih luas.
Seiring kita melangkah menuju era baru kedaulatan digital, di mana privasi dan keamanan data berpadu sempurna, penting untuk selalu mengikuti perkembangan terbaru di bidang-bidang seperti FHE dan ZKP. Tetap terinformasi akan memungkinkan kita menavigasi lanskap yang terus berkembang ini secara efektif dan mewujudkan potensi penuh dari perangkat kriptografi canggih ini.