Mã hóa đồng cấu hoàn toàn giới thiệu và các trường hợp ứng dụng

Mã hóa đồng cấu hoàn toàn ( FHE ) là một công nghệ mã hóa đặc biệt, cho phép thực hiện tính toán trực tiếp trên văn bản mã hóa mà không cần giải mã, qua đó bảo vệ quyền riêng tư dữ liệu. Khác với mã hóa tĩnh và mã hóa truyền tải truyền thống, FHE có khả năng thực hiện các nhiệm vụ tính toán phức tạp trên văn bản mã hóa.

Một ứng dụng điển hình của FHE là hệ thống bỏ phiếu trực tuyến. Trong bối cảnh này, cử tri có thể mã hóa kết quả bỏ phiếu của mình và gửi đi, sau đó bên trung gian sẽ thống kê tất cả các lá phiếu đã được mã hóa, cuối cùng chỉ công bố kết quả cuối cùng. Trong suốt quá trình, dữ liệu bỏ phiếu luôn giữ trạng thái mã hóa, bảo vệ hiệu quả quyền riêng tư của cá nhân.

Hệ thống FHE thường bao gồm các loại khóa sau:

1. Khóa giải mã: Khóa chính của hệ thống, chỉ được giữ bởi chủ sở hữu, dùng để giải mã văn bản mật.

2. Khóa mã hóa: dùng để chuyển đổi văn bản rõ thành văn bản mã, có thể công khai trong chế độ khóa công.

3. Tính toán khóa: được sử dụng để thực hiện phép toán đồng cấu trên văn bản mật, có thể công khai nhưng không thể được sử dụng để phá vỡ văn bản mật.

FHE có một số mô hình ứng dụng phổ biến:

1. Mô hình thuê ngoài: Giao nhiệm vụ tính toán cho nhà cung cấp dịch vụ đám mây, bảo vệ quyền riêng tư dữ liệu.

2. Chế độ tính toán hai bên: Cả hai bên đều đóng góp dữ liệu riêng tư để thực hiện tính toán hợp tác.

3. Chế độ tổng hợp: Tổng hợp dữ liệu từ nhiều bên để phân tích, chẳng hạn như học liên bang.

4. Chế độ máy khách-máy chủ: Máy chủ cung cấp tính toán mô hình AI riêng tư cho nhiều máy khách.

Bảo mật của FHE dựa trên các thuật toán mã hóa, không phụ thuộc vào phần cứng. Tuy nhiên, hiện tại chi phí tính toán của FHE vẫn còn lớn, cần có phần cứng chuyên dụng để nâng cao hiệu quả. Trong tương lai, FHE có khả năng đóng vai trò quan trọng trong các lĩnh vực tính toán bảo mật và tính toán đa bên an toàn.