Introdução à tecnologia de encriptação totalmente homomórfica e cenários de aplicação

A encriptação totalmente homomórfica ( FHE ) é um esquema de encriptação especial que permite a execução de cálculos de funções diretamente sobre o texto cifrado sem a necessidade de o decifrar, protegendo assim a privacidade dos dados. Ao contrário da encriptação estática e da encriptação em trânsito, a FHE é capaz de realizar processamento de dados complexo enquanto protege a privacidade.

As principais características da FHE incluem:

1. É possível executar qualquer cálculo de função sobre o texto cifrado, obtendo o resultado encriptado.

2. O processo de cálculo é público, mas não revelará os dados originais.

3. O tamanho do resultado da saída depende apenas dos dados originais, não da complexidade do cálculo.

4. A segurança é baseada em algoritmos de encriptação, não depende de dispositivos de hardware.

A FHE normalmente usa três tipos de chaves:

• Chave de decriptação: chave mestre do sistema, usada para decriptar o texto cifrado.
• encriptação chave: utilizada para converter texto claro em texto cifrado.
• Chave de cálculo: utilizada para operações homomórficas em texto cifrado.

Os modos de aplicação comuns do FHE incluem:

1. Modelo de outsourcing: enviar dados sensíveis encriptados para processamento por um prestador de serviços de nuvem, aplicável a cenários como recuperação de informações privadas.

2. Modo de cálculo entre duas partes: cada parte contribui com dados privados para realizar cálculos conjuntos, como o "problema do milionário".

3. Modo de agregação: agrega dados de várias partes de forma compacta, adequado para aprendizado federado, votação online, entre outros.

4. Modo cliente-servidor: o servidor fornece serviços de computação, como modelos de IA privados, para vários clientes.

As vantagens da FHE residem na capacidade de proteger a privacidade dos dados, ao mesmo tempo que permite processar dados complexos. No entanto, atualmente, o custo computacional é elevado, exigindo otimizações adicionais e aceleração de hardware. No futuro, a FHE promete desempenhar um papel importante em áreas como computação de privacidade e computação segura multipartidária.