Mã hóa đồng cấu hoàn toàn: Tổng quan về công nghệ và phân tích các tình huống ứng dụng

Mã hóa đồng cấu hoàn toàn(FHE) là một công nghệ mã hóa tiên tiến, cho phép thực hiện tính toán trực tiếp trên dữ liệu đã được mã hóa mà không cần giải mã. Khác với mã hóa tĩnh truyền thống và mã hóa truyền tải, FHE có thể hỗ trợ xử lý dữ liệu phức tạp trong khi vẫn bảo vệ quyền riêng tư.

Lợi thế cốt lõi của FHE là có thể thực hiện các phép toán hàm tùy ý trong trạng thái mật mã, đầu ra vẫn ở dạng mã hóa. Điều này cho phép dữ liệu nhạy cảm được xử lý an toàn trong môi trường không đáng tin cậy, chẳng hạn như nền tảng điện toán đám mây. An ninh của FHE dựa trên các thuật toán mã hóa, không phụ thuộc vào phần cứng, do đó có thể ngăn chặn hiệu quả các loại tấn công kênh bên.

Hệ thống FHE thường bao gồm ba loại khóa:

1. Khóa giải mã: Khóa chính, dùng để giải mã kết quả cuối cùng.
2. Mã hóa khóa: dùng để mã hóa dữ liệu gốc.
3. Tính toán khóa: được sử dụng để thực hiện các phép toán đồng cấu trên văn bản mã hóa.

FHE có nhiều mô hình ứng dụng:

• Mô hình thuê ngoài: Giao dữ liệu mã hóa cho bên thứ ba xử lý, phù hợp với các tình huống như PIR.
• Mô hình tính toán hai bên: Cả hai bên cung cấp dữ liệu riêng tư của mình để thực hiện tính toán hợp tác.
• Chế độ tổng hợp: Tập hợp nhiều dữ liệu, ứng dụng trong học tập liên bang, bỏ phiếu điện tử, v.v.
• Mô hình máy khách - máy chủ: Máy chủ cung cấp mô hình AI, máy khách cung cấp dữ liệu riêng tư.

Mặc dù FHE có chi phí tính toán khá lớn, nhưng nó có những ưu điểm độc đáo trong các tình huống yêu cầu bảo vệ quyền riêng tư cao. Trong tương lai, với sự phát triển của phần cứng chuyên dụng, FHE hy vọng sẽ được áp dụng rộng rãi hơn.

Trong ứng dụng thực tế, mã hóa đồng cấu hoàn toàn (FHE) có thể xác minh tính chính xác của tính toán bằng cách giới thiệu tính toán dư thừa, chữ ký số và các phương thức khác. Đồng thời, có thể sử dụng các cơ chế chia sẻ khóa để kiểm soát quyền giải mã. Sự phát triển của FHE sẽ mang lại những khả năng mới cho lĩnh vực tính toán bảo mật.