Tamamen Homomorfik Şifreleme: Kavram Tanıtımı ve Uygulama Senaryoları

Şifreleme teknolojisi genellikle statik şifreleme ve iletimde şifreleme olarak ikiye ayrılır. Statik şifreleme, cihazda veya bulutta depolanan verileri korur, yalnızca yetkilendirilmiş kişiler şifrelenmemiş içeriğe erişebilir. İletimde şifreleme ise ağ üzerinden iletilen verilerin yalnızca belirli alıcılar tarafından yorumlanmasını sağlar; kamu kanalları üzerinden geçse bile sızıntı olmaz.

Bu iki şifreleme yöntemi, şifreleme algoritmalarına dayanır ve veri bütünlüğünü sağlamak için kimlik doğrulama şifrelemesi kullanır. Ancak, bazı çok taraflı işbirliği senaryoları, şifreli verilerin karmaşık bir şekilde işlenmesini gerektirir; bu da gizlilik koruma teknolojilerini içerir. Bunlar arasında tamamen homomorfik şifreleme (FHE) önemli bir çözümdür.

Çevrimiçi oylama örneğinde, geleneksel şifreleme çözümleri gizliliği korurken oylama istatistiklerini gerçekleştirmekte zorluk çekmektedir. Ancak FHE teknolojisi, şifrelenmiş veriler üzerinde doğrudan işlev hesaplamalarına izin vererek, hem gizliliği korur hem de gerekli işlevi yerine getirir.

FHE, çıktı sonuçlarının şifreli boyutu ve deşifreleme karmaşıklığının yalnızca orijinal girdiyle ilişkili olduğu, ara hesaplama sürecinden etkilenmediği kompakt bir şifreleme şemasını ifade eder. Genellikle TEE gibi güvenli yürütme ortamlarının bir alternatif olarak görülür, güvenliği kriptografik algoritmalara dayanır, donanım cihazlarına değil.

FHE sistemi genellikle deşifreleme anahtarı, şifreleme anahtarı ve hesaplama anahtarı gibi birkaç bileşenden oluşur. Bunlar arasında deşifreleme anahtarı en hassas olanıdır ve tüm homomorfik işlem zincirinin etkinliğini ve güvenliğini sağlamak gerekmektedir.

FHE'nin Uygulama Modelleri

Dış Kaynak Kullanım Modeli

Bu model, normal bulut bilişimini SGX ve TEE benzeri gizli hesaplamalara dönüştürmektedir. Veri sahibi, şifrelenmiş girişi bulut hizmeti sağlayıcısına gönderir, bu sağlayıcı homomorfik hesaplama yapar ve şifreli sonuçları geri gönderir.

Şu anda FHE dış kaynak kullanımı, (PIR) senaryolarında özel bilgi alma için kullanılmaktadır; örneğin, istemcinin büyük bir kamu veritabanından bilgi sorgulaması yaparken sorgu içeriğini ifşa etmemesidir.

İki Taraflı Hesaplama Modu

Bu modda, hesaplama tarafı süreçte kendi gizli verilerini de ekleyecektir. FHE, iki taraflı hesaplama için ideal bir çözüm sunar ve en düşük iletişim karmaşıklığına sahiptir.

Potansiyel uygulamalar arasında kriptografideki "milyoner problemi" yer alır, yani tarafların varlıklarını karşılaştırırken kesin miktarları ifşa etmemeleri.

Birleştirme Modu

Dış kaynak kullanımı modelinin geliştirilmesi, birden fazla katılımcının verilerini kompakt ve doğrulanabilir bir şekilde bir araya getirir. Tipik kullanım durumları arasında federated learning ve çevrimiçi oylama sistemleri bulunmaktadır.

İstemci-Sunucu Modu

İki taraflı hesaplama modelinin genişletilmesi, sunucunun birden fazla bağımsız anahtara sahip istemcilere FHE hesaplama hizmeti sunmasını sağlar. Bu, özel AI model hesaplama hizmetleri için kullanılabilir, istemci verileri şifrelendikten sonra sunucu tarafındaki AI modeli tarafından işlenir.

FHE'nin Diğer Teknik Detayları

• Dış hesaplama sonuçlarının geçerliliğini sağlamak için yedek hesaplama veya dijital imza gibi yöntemler kullanmak
• Şifreli metin erişimini sınırlayarak veya gizli paylaşım anahtarını kontrol ederek deşifreleme alanını kontrol etme
• FHE, kısmi homomorfik şifreleme ve hiyerarşik homomorfik şifrelemeye kıyasla, herhangi bir hesaplama görevini destekleyebilir ve parametreler karmaşıklık arttıkça büyümez.
• FHE, gürültüyü kontrol etmek için düzenli olarak özbaşlatma işlemleri gerçekleştirmelidir.

Tamamen homomorfik şifreleme, güçlü bir gizlilik koruma teknolojisi olarak birçok alanda geniş uygulama potansiyeli göstermektedir. Algoritmaların ve donanımın sürekli optimize edilmesiyle, FHE'nin gelecekte daha büyük bir rol oynaması beklenmektedir.

![Tamamen homomorfik şifreleme FHE çalışma modları ve uygulama senaryolarını bir makalede anlamak](https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-e6325d032d33d9fc18683bdc5dc177e2.webp01

![Bir makalede tamamen homomorfik şifreleme FHE çalışma modları ve uygulama senaryolarını anlama])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-a37e9e4883a3e188b0c49f33ec7542cc.webp(

![Bir makalede tamamen homomorfik şifreleme FHE çalışma modları ve uygulama alanlarını anlamak])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-7019c4531429877198ffe6b794ca6c0c.webp(

![Tamamen homomorfik şifreleme FHE çalışma modları ve uygulama senaryolarını anlamak için bir makale])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-a9346d133b26d0434e9c711e64d01f78.webp(