التشفير المتماثل بالكامل: نظرة عامة وحالات الاستخدام

التشفير المتماثل بالكامل(FHE) هو تقنية تشفير خاصة، تسمح بإجراء حسابات على النصوص المشفرة مباشرة، دون الحاجة إلى فك التشفير. على عكس التشفير الثابت التقليدي والتشفير أثناء النقل، فإن FHE مناسب لسيناريوهات التعاون المتعددة الأطراف التي تتطلب معالجات معقدة للبيانات المشفرة.

من التطبيقات النموذجية للتشفير المتماثل بالكامل هو نظام التصويت عبر الإنترنت. يقوم الناخبون بتقديم أصوات مشفرة، ويمكن للكيانات الوسيطة إحصاء البيانات مباشرة على النصوص المشفرة، وبعد الحصول على النتائج النهائية يتم فك تشفيرها ونشرها، دون الحاجة للوصول إلى نصوص الأصوات الواضحة للجميع. هذا يتجنب مشاكل الخصوصية التي تتطلبها الحلول التقليدية للتشفير والتي تتطلب فك تشفير جميع البيانات للمعالجة.

FHE عادة ما يتضمن ثلاثة أنواع من المفاتيح:

1. مفتاح فك التشفير: المفتاح الرئيسي، يستخدم لفك تشفير تشفير المتماثل بالكامل، وعادة ما يتم الاحتفاظ به محلياً من قبل المستخدم.

2. مفتاح التشفير: يستخدم لتحويل النص الواضح إلى نص مشفر، ويمكن أن يكون علنيًا في وضع المفتاح العام.

3. حساب المفتاح: يستخدم لإجراء عمليات التشفير المتماثل على النص المشفر، يمكن أن يكون علنيًا ولكن لا يمكن استخدامه لفك التشفير.

تشمل أنماط التطبيق النموذجية للتشفير المتماثل بالكامل:

1. نموذج الاستعانة بمصادر خارجية: يتم الاستعانة بمصادر خارجية لمهام حساب البيانات الحساسة إلى مزود خدمة السحابة، لحماية خصوصية البيانات.

2. نمط حساب الطرفين: يمتلك كل طرف بيانات خاصة، ويقوم بإجراء حسابات مشتركة من خلال التشفير المتماثل.

3. نمط التجميع: جمع بيانات متعددة الأطراف لإجراء الحسابات، مثل التعلم الفيدرالي، والتصويت عبر الإنترنت، وغيرها.

4. نمط العميل-الخادم: يقدم الخادم نموذج الذكاء الاصطناعي الخاص، ويقوم العميل بتقديم البيانات المشفرة للمعالجة.

تعتمد أمان FHE على خوارزميات التشفير، ولا تعتمد على البيئة المادية. ومع ذلك، فإن تكلفة حساب FHE كبيرة حاليًا، ولا تزال التطبيقات الفعلية بحاجة إلى مزيد من التحسين. في المستقبل، مع تطور الأجهزة المخصصة، من المتوقع أن يتم استخدام FHE في المزيد من سيناريوهات حساب الخصوصية.