全同態加密簡介及應用場景

全同態加密(FHE)是一種特殊的加密技術,允許在不解密的情況下直接對密文進行計算,從而保護數據隱私。與傳統的靜態加密和傳輸加密不同,FHE能夠在密文上執行復雜的計算任務。

FHE的一個典型應用是線上投票系統。在這種場景下,選民可以加密自己的投票結果並提交,然後由中間方對所有加密的選票進行統計,最後只公布最終結果。整個過程中投票數據始終保持加密狀態,有效保護了個人隱私。

FHE系統通常包含以下幾種密鑰:

1. 解密密鑰:系統的主密鑰,只由持有者保管,用於解密密文。

2. 加密密鑰:用於將明文轉換爲密文,在公鑰模式下可以公開。

3. 計算密鑰:用於對密文進行同態運算,可以公開但不能用於破解密文。

FHE有幾種常見的應用模式:

1. 外包模式:將計算任務外包給雲服務商,保護數據隱私。

2. 兩方計算模式:雙方都貢獻私密數據進行聯合計算。

3. 聚合模式:聚合多方數據進行分析,如聯邦學習。

4. 客戶端-服務器模式:服務器爲多個客戶端提供私密AI模型計算。

FHE的安全性基於密碼學算法,不依賴硬件。但目前FHE的計算開銷仍然較大,需要專用硬件來提高效率。未來FHE有望在隱私計算、安全多方計算等領域發揮重要作用。