长期以来，密码学一直是数学家和计算机科学家的专利。然而，最近的进步，尤其是零知识技术的进步，正在将密码系统设计从复杂的数学构造转变为更易于访问和更直接的编程任务。这种被称为可编程密码学的变革过程有效地弥合了协议设计与其实际实现之间的差距，它将对我们的安全和隐私（无论是在链上还是在线）产生深远的影响。
将密码理论付诸实践的挑战
从本质上讲，加密只是实体之间发送私人消息的过程。该行为本身引入了几个要求——发送者和接收者都可以理解消息，但任何第三方拦截者都不能理解。重要的是，它还需要确保消息在传递之前不会被篡改。例如，数字签名为不安全渠道上的通信提供身份验证和完整性。
如今，先进的加密系统可以满足在存储、传输和计算过程中保护各种在线数据和消息的需求，包括银行、拍卖、电子商务和区块链等。这些系统包括零知识证明 (ZKP)、多方计算 (MPC) 和全同态加密 (FHE) 等。这些系统中的每一个都植根于数学，可解决特定的场景和需求。
MPC 在多方执行协作计算的情况下保护输入数据的隐私。MPC 的一个用例是机构托管，由 Fireblocks 等公司使用，可以在监督钱包的个人之间划分责任。ZKP 可在单方环境中有效地实现可验证计算和数据隐私，目前用于区块链隐私和扩展。
先进密码系统的引入为数字世界带来了许多令人兴奋的可能性，但也带来了重大挑战。人们长期只能访问为特定应用设计的专用密码协议，例如私人交叉路口、私人拍卖和投票以及物理身份验证。让这些系统在现实世界中发挥作用并不是一件容易的事。密码学家必须仔细规划一切，比如安全假设、原始选择和性能优化。这限制了密码系统的大规模应用。在通用场景中有效实现密码协议的能力对于将密码学从理论带到现实世界起着至关重要的作用。
可编程加密的作用
为了解决密码系统面临的广泛采用问题，一些设计采用了基于电路的功能描述。从理论上讲，如果密码系统的基本模块能够模拟图灵机，则可以将其用于通用计算问题。这种通过电路描述使用密码系统的方法被称为可编程密码学。然而，理论上的可行性远远不足以满足实际应用。一旦这种密码系统的复杂性随着计算问题的规模而增长过快，其实际应用就会变得不切实际。为了弥合理论与实践之间的差距，密码学家正在不断改进这些算法。这包括设计新框架、优化底层原语和重构工程实现。
0xPARC 和 Privacy and Scaling Explorations 的研究人员正在进行开创性的工作，使 zkSNARKs（目前广泛部署在 ZCash 和 zkEVM 等区块链基础设施中的零知识证明构造）成为可编程加密。
他们展示了使用可编程 ZKP 进行身份声明的概念验证。这种创新方法允许通过电子邮件或社交媒体验证个人的服务资格，而无需披露这些通信的实际内容，从而保证个人信息的机密性。
另一项突破性应用是可编程加密技术，它可以根据用户与社交媒体等 Web 2.0 服务之间的互动，在不暴露具体活动的情况下，对信用评分进行保密计算。这实现了以隐私为中心的信用评估，彻底改变了当今数字世界中金融可信度的评估方式。
可编程密码学的好处是多方面的。首先，它使密码学的实际应用更加灵活和适应性更强。可编程性还使应用密码学从只有少数学者才能接触到的小学科发展到全球开发者可以接触到的学科，从而促进实验和创新。
虽然不是灵丹妙药，但却是一个转折点
目前可编程加密技术的一个关键限制是其研究主要集中在 zkSNARK 上。然而，值得注意的是，许多加密技术仍处于相对早期的发展阶段，用例的重大突破仅发生在过去的二十年里。由于人们对区块链和加密货币的兴趣，ZK 技术一直是投资和关注的一个特定领域。在类似的兴趣和创新水平下，MPC 或 HE 领域的实际突破可能会导致可编程元素的出现。
随着我们的生活越来越多地在线，保护和验证我们的数据和通信的能力变得越来越重要。可编程加密技术提供了打破壁垒的机会，开创了现代加密的新时代，这种加密技术更易于访问，也更适合未来的发展。
关于 ARPA
ARPA 网络 (ARPA) 是一个去中心化的安全计算网络，旨在提高区块链的公平性、安全性和隐私性。ARPA 门限 BLS 签名网络是可验证随机数生成器 (RNG)、安全钱包、跨链桥和跨多个区块链的去中心化托管的基础设施。
ARPA 前身是 ARPA Chain，这是一个隐私保护的多方计算 (MPC) 网络，成立于 2018 年。ARPA 主网在过去几年中完成了超过 224,000 个计算任务。我们在 MPC 和其他加密技术方面的经验为我们创新的门限 BLS 签名方案 (TSS-BLS) 系统设计奠定了基础，并引领我们走向今天的 ARPA 网络。
Randcast 是一种可验证的随机数生成器 (RNG)，是第一个利用 ARPA 作为基础设施的应用程序。与其他解决方案相比，Randcast 提供加密生成的随机源，具有卓越的安全性和低成本。元宇宙、游戏、彩票、NFT 铸造和白名单、密钥生成和区块链验证器任务分配都可以受益于 Randcast 的防篡改随机性。
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