全同态加密简介及应用场景

全同态加密(FHE)是一种特殊的加密技术,允许在不解密的情况下直接对密文进行计算,从而保护数据隐私。与传统的静态加密和传输加密不同,FHE能够在密文上执行复杂的计算任务。

FHE的一个典型应用是线上投票系统。在这种场景下,选民可以加密自己的投票结果并提交,然后由中间方对所有加密的选票进行统计,最后只公布最终结果。整个过程中投票数据始终保持加密状态,有效保护了个人隐私。

FHE系统通常包含以下几种密钥:

1. 解密密钥:系统的主密钥,只由持有者保管,用于解密密文。

2. 加密密钥:用于将明文转换为密文,在公钥模式下可以公开。

3. 计算密钥:用于对密文进行同态运算,可以公开但不能用于破解密文。

FHE有几种常见的应用模式:

1. 外包模式:将计算任务外包给云服务商,保护数据隐私。

2. 两方计算模式:双方都贡献私密数据进行联合计算。

3. 聚合模式:聚合多方数据进行分析,如联邦学习。

4. 客户端-服务器模式:服务器为多个客户端提供私密AI模型计算。

FHE的安全性基于密码学算法,不依赖硬件。但目前FHE的计算开销仍然较大,需要专用硬件来提高效率。未来FHE有望在隐私计算、安全多方计算等领域发挥重要作用。