Introdução à encriptação totalmente homomórfica e cenários de aplicação

encriptação totalmente homomórfica(FHE) é uma técnica de encriptação especial que permite realizar cálculos diretamente sobre o texto cifrado sem a necessidade de o decifrar, protegendo assim a privacidade dos dados. Ao contrário da encriptação estática tradicional e da encriptação de transmissão, a FHE pode executar tarefas de cálculo complexas sobre textos cifrados.

Uma aplicação típica da FHE é o sistema de votação online. Neste cenário, os eleitores podem encriptar os seus resultados de votação e submetê-los, depois um intermediário contabiliza todos os boletins de voto encriptados, e no final apenas publica o resultado final. Durante todo o processo, os dados de votação permanecem sempre encriptados, protegendo efetivamente a privacidade individual.

Os sistemas FHE geralmente incluem os seguintes tipos de chaves:

1. Chave de decriptação: a chave principal do sistema, mantida apenas pelo detentor, utilizada para decriptar o texto cifrado.

2. Chave de encriptação: usada para converter texto simples em texto cifrado, podendo ser pública no modo de chave pública.

3. Cálculo da chave: utilizada para realizar operações homomórficas sobre o texto cifrado, pode ser pública, mas não pode ser usada para quebrar o texto cifrado.

FHE tem vários padrões de aplicação comuns:

1. Modelo de outsourcing: subcontratar tarefas de computação a prestadores de serviços na nuvem, protegendo a privacidade dos dados.

2. Modo de cálculo de duas partes: ambas as partes contribuem com dados privados para realizar cálculos conjuntos.

3. Modo de agregação: Agregar dados de várias partes para análise, como aprendizagem federada.

4. Modo cliente-servidor: o servidor fornece cálculos de modelos de IA privados para múltiplos clientes.

A segurança da FHE baseia-se em algoritmos de encriptação, não depende de hardware. No entanto, atualmente o custo computacional da FHE ainda é elevado, sendo necessário hardware especializado para aumentar a eficiência. No futuro, espera-se que a FHE desempenhe um papel importante em áreas como computação em privacidade e computação segura entre várias partes.