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Ring Homomorphic Encryption （RHE） 是一种加密技术，允许直接对密文进行计算，确保解密结果与对明文执行的作保持一致。此属性可防止在处理过程中泄露数据。RHE 通常基于环上的难题，并利用多项式环结构来实现高效的同态运算，包括加法和乘法。它的核心功能是能够支持任意数量的加法和乘法，同时通过噪声管理和引导技术保持可解密性。在区块链领域，RHE 主要应用于隐私保护计算。在公有区块链上，所有数据和合约状态都是完全透明的，这确保了可审计性，但缺乏隐私保护。RHE 在保持去中心化信任的同时实现数据机密性。例如，交易金额、合约参数等敏感信息可以以加密形式存储和计算，确保只有授权方才能解密和访问数据，同时网络共识仍然可以正确地对密文执行作。这种方法使区块链能够平衡透明度和隐私性，为构建值得信赖的隐私保护应用程序奠定基础。
尽管为区块链中的隐私保护计算提供了新的可能性，但环形同态加密 （RHE） 在以太坊虚拟机 （EVM） 中面临一些挑战。首先，高昂的 Gas 成本是一个主要障碍。与标准计算相比，同态加密作消耗的 Gas 要多得多。例如，单个同态加法可能花费 7,315 Gas，而对 32 位加密整数的运算可以达到 34,067 Gas，远远超过传统算术的成本。全同态加密 （FHE） 算法的低执行效率导致大量 Gas 消耗，使得基于 RHE 的智能合约的部署成本高得令人望而却步。其次，缓慢的计算速度进一步限制了可行性。同态加密作产生的计算开销比纯文本计算高得多。当前最先进的 FHE 方案（例如 TFHE）比传统计算慢 1,000 倍以上。在 EVM 环境中，智能合约的执行已经受到限制，FHE 计算的额外复杂性大大降低了性能，使其难以满足链上应用程序的实时需求。第三，存储约束是另一个重大挑战。与明文相比，RHE 密文的数据扩展非常严重。在完全同态加密中，密文大小可以比原始数据大数千到数万倍。将如此大的密文直接存储在链上不仅会增加存储的 Gas 成本，还会导致区块链膨胀，从而降低网络性能。此外，每个节点都必须同步这些大型密文，这进一步增加了存储和计算负担，并可能削弱去中心化。总之，Gas 成本、计算速度和存储限制是在 EVM 中实施 RHE 的关键障碍。如果不进行重大优化，大规模链上部署仍然是不切实际的。
为了解决这些瓶颈，业界提出了一系列优化技术，以提高 RHE 的计算效率并降低资源消耗。首先，快速傅里叶变换 （FFT） 和数论变换 （NTT） 优化了多项式乘法，将其计算复杂度从 O（n²） 降低到 O（n·log n），并显著加快了密文运算。例如，NTT 广泛用于 BFV 和 BGV 等方案中，以执行高效的环倍法。此外，GPU 加速的异构计算可以进一步加快 NTT作，减少 FHE 计算时间。其次，SIMD 并行计算利用单指令多数据 （SIMD） 技术同时处理多个数据元素。许多环同态加密方案都支持批处理，这允许将多个明文打包到单个密文向量中以进行矢量化计算。BFV、BGV 和 CKKS 方案可以在单个密文中嵌入数千个值，从而显著提高吞吐量并减少计算开销。第三，预计算和缓存技术有助于最大限度地降低实时计算成本。同态加密中的某些作，例如随机化和密钥切换，可以离线预计算并在运行时检索，以避免冗余计算，从而降低链上计算成本和 Gas 消耗。最后，批处理将多个同态计算组合在一起，从而减少初始化开销并提高计算效率。在区块链环境中，这类似于将多个同态加密相关交易聚合到单个智能合约调用中，从而降低 Gas 成本。这些优化增强了多个层（算法、软件和硬件）的 RHE 性能。SIMD 并行计算提高了吞吐量，FFT/NTT 加速了算术运算，缓存减少了重复计算，GPU 或 ASIC 硬件加速进一步缩短了执行时间。
INIChain 是 InitVerse 生态系统中引入的下一代区块链基础设施，率先将环同态加密 （RHE） 集成到 EVM 环境中，以提供平衡隐私和性能的解决方案。通过独立开发的技术堆栈（包括 TfhEVM、DDA 机制和 VersaHash 算法），INIChain 显著提高了链上同态计算效率，同时降低了 Gas 成本，解决了区块链应用中与 RHE 相关的许多挑战。
TfhEVM 是世界上第一个将完全同态加密 （TFHE） 与 EVM 深度集成的执行环境，支持对链上加密数据进行直接计算，同时保留隐私和区块链的透明度和性能。其核心策略之一是支持原生低级代码执行，允许通过标准接口执行计算密集型同态运算的 C/C++ 实现，绕过 EVM 字节码的性能瓶颈。开发人员可以在链上部署 Solidity 智能合约，同时将 TFHE 相关的计算委托给高效的本地库，显著提高同态运算的执行效率，避免了纯基于 Solidity 的 FHE 实现造成的极端 Gas 消耗。此外，TfhEVM 针对 TFHE作进行了优化，使同态加密、解密和密文计算在 EVM 中更加高效。根据 Fhenix 等项目进行的测试，专用的 FHE 虚拟机可以显著缩小加密作和标准作之间的 Gas 成本差距。通过利用 TfhEVM，INIChain 实现了高效、低成本的链上隐私计算，为隐私保护智能合约的大规模部署奠定了基础。
为了进一步增强隐私计算的性能，提高网络效率，INIChain 引入了创新的双动态调整 （DDA） 机制。DDA 作为支撑 TfhEVM 的核心技术之一，根据网络当前的隐私计算需求和工作负载情况，动态分配计算资源并调整出块验证复杂度。当网络遇到大量的同态加密作或隐私需求增加时，DDA 会智能地增加资源分配或延长区块时间限制，确保这些复杂的交易得到及时处理。相反，在以常规交易为主的期间，它可以减少资源消耗以防止不必要的浪费。通过这种动态监管，INIChain 即使在高并发、高隐私需求场景下也能保持可扩展性和高性能，防止繁重的隐私交易减慢整个网络的速度。此外，DDA 机制通过在需要时逐步调整区块难度或共识参数来平衡去中心化和性能，确保常规节点仍然可以参与验证。这可以防止由于隐私计算的高计算要求而使网络变得过于集中。通过按需分配计算和共识资源，DDA 机制显著增强了环形同态加密 （RHE） 在区块链应用中的可扩展性和实用性。
在共识层，INIChain 采用 VersaHash 哈希算法，通过多阶段哈希增强区块安全性，提高计算效率。与传统的固定难度的单阶段哈希不同，VersaHash 根据区块类型动态调整哈希过程。对于涉及密集隐私计算的隐私块，VersaHash 会执行额外轮次的哈希迭代以增强安全性。同时，对于常规交易区块，它简化了哈希过程，加速了区块生产并减少了计算开销。这种灵活的机制确保与隐私相关的交易得到增强的保护，而常规交易则受益于更高的效率和更低的 Gas 成本。此外，VersaHash 采用容错多级设计，可减轻单点计算错误的影响，并与 TfhEVM 无缝集成。它与 DDA 机制配合使用，在区块生产层面优化并行隐私计算的资源调度。通过这些进步，INIChain 在链上执行同态加密任务时，显著增强了隐私保护和计算资源效率。即使在链上处理敏感数据时，也始终保持加密，确保用户隐私，同时保持网络稳定，Gas 成本在可接受的范围内。VersaHash 等创新算法的引入使 INIChain 能够在隐私和性能之间取得平衡，为区块链上的隐私计算提供高效实用的解决方案。
借助这些技术，INIChain 成功构建了一个隐私友好且高性能的区块链平台。开发人员可以像在标准 EVM 上一样编写智能合约，同时无缝利用同态加密进行敏感数据处理，而无需担心性能瓶颈或成本效率低下。通过将全同态加密 （FHE） 与基础区块链优化相结合，INIChain 率先解决了链上隐私计算的挑战，为 Web3 生态系统中的隐私保护树立了新的标杆。
随着 RHE 优化的推进，它在区块链隐私计算中的应用不断扩大。首先，隐私交易支持机密传输，其中交易金额、资产类型和其他详细信息保持加密状态，只能由授权方解密。此功能非常适合私人稳定币、工资单处理和汇款，防止金融攻击或基于公开可见地址的用户分析。其次，受隐私保护的智能合约可以应用于密封投标拍卖、选举投票和去中心化信用评分。例如，在拍卖中，出价金额被加密并存储在链上，允许智能合约直接处理密文并确定最高出价者，而无需透露出价值。同样，可以使用加密的金融数据在链上进行信用评分，从而确保准确性和隐私性。此外，去中心化身份 （DID） 身份验证利用 RHE 进行隐私保护身份验证。例如，为了确认用户是否年满 18 岁，智能合约可以使用同态计算将加密的出生日期与当前日期进行比较，而不会暴露任何原始个人信息。在 KYC/AML 合规性检查中，用户可以提交加密的身份文件，从而在不透露特定身份详细信息的情况下进行链上验证真实性。这种方法可确保用户保留对其个人数据的完全控制权，从而解决与链上身份绑定相关的隐私挑战。
INIChain 已成功将环同态加密 （RHE） 集成到区块链基础设施中，提供了一种创新模型，将尖端密码学研究与实际工程实施联系起来。通过 TfhEVM、DDA 和 VersaHash，INIChain 不仅确保了隐私保护，还显着增强了链上同态计算的性能和可扩展性，填补了公有区块链隐私计算的关键空白。它的出现证明，即使是通常被认为是“密码学圣杯”的完全同态加密 （FHE） 也可以通过巧妙的架构设计和优化实际部署在去中心化环境中。
环同态加密 （RHE） 在区块链中的应用有望快速发展。一方面，越来越多的项目和研究工作被引导到这个领域。一些团队已经在研究支持完全同态加密 （FHE） 的以太坊第 2 层网络，旨在将原生加密计算集成到智能合约中。这标志着链上“隐私即服务”生态系统的出现，INIChain 作为早期的先驱，将参与并引领转型。另一方面，随着 FHE 算法、编译器和硬件的不断进步，同态计算的效率将进一步提高，而成本将继续下降。在不久的将来，我们可能会看到“可验证同态加密”的兴起，它将 FHE 与零知识证明 （ZKP） 相结合，使网络能够在不解密底层数据的情况下验证同态计算结果。这一突破将完成链上隐私计算缺失的最后一部分：在保证计算完整性的同时确保数据机密性。
通过其在链上 RHE 应用和优化方面的创新，INIChain 为 Web3 注入了强大的隐私计算能力。随着它的进步，区块链正在朝着一种既值得信赖又私密的新范式发展。展望未来，隐私保护和高性能区块链基础设施可能会成为行业标准，RHE 在这一演变中发挥着关键作用。INIChain 的贡献不仅凸显了其在 Web3 生态系统中的独特价值，还为下一代注重隐私的互联网奠定了基础。随着技术的不断发展，区块链中的 RHE 无疑将释放更大的可能性。该领域的未来有望实现显著的增长和突破性的应用，我们热切期待即将到来的创新。
