مقدمة عن تقنية التشفير المتماثل بالكامل وتطبيقاتها

التشفير المتماثل بالكامل(FHE) هو نوع خاص من التشفير، يسمح بإجراء حسابات على النصوص المشفرة دون فك تشفيرها، للحصول على نتائج مشفرة من مخرجات تلك الحسابات، مما يحمي خصوصية البيانات. على عكس التشفير الثابت التقليدي والتشفير أثناء النقل، يمكن لـ FHE تنفيذ عمليات حسابية معقدة على النصوص المشفرة.

أحد التطبيقات النموذجية لـ FHE هو نظام التصويت عبر الإنترنت. يمكن للناخبين تشفير نتائج تصويتهم وتقديمها، بينما تجمع الكيانات الوسيطة جميع الأصوات المشفرة، وتحسب عدد الأصوات وتعلن النتائج النهائية، دون الحاجة إلى فك تشفير كل صوت بشكل محدد. وهذا يتجنب مشكلة الحاجة إلى فك تشفير جميع البيانات من قبل الوسيط في خطط التشفير التقليدية، مما يحسن حماية الخصوصية.

تتضمن أنظمة التشفير المتماثل بالكامل عادةً الأنواع التالية من المفاتيح:

1. مفتاح فك التشفير: المفتاح الرئيسي للنظام، يستخدم لفك تشفير النصوص المشفرة بالتشفير المتماثل بالكامل، وعادةً ما يتم الاحتفاظ به محليًا فقط من قبل حامل المفتاح.

2. مفتاح التشفير: يستخدم لتحويل النص العادي إلى نص مشفر، ويمكن نشره في وضع المفتاح العام.

3. حساب المفتاح: يُستخدم لإجراء عمليات متجانسة على النص المشفر، يمكن أن يكون علنيًا ولكن لا يمكن استخدامه لفك تشفير النص المشفر.

هناك عدة أنماط شائعة لاستخدام FHE:

1. نموذج الاستعانة بمصادر خارجية: يتم تشفير البيانات الحساسة ثم تسليمها لمزودي خدمات السحابة لإجراء الحسابات، وينطبق ذلك على السيناريوهات مثل PIR.

2. نمط حساب الطرفين: يقدم كل طرف بيانات خاصة لإجراء حساب مشترك، مثل "مشكلة المليونير".

3. نمط التجميع: تجميع بيانات التشفير من عدة مشاركين، للاستخدام في التعلم الفيدرالي، أنظمة التصويت، وما إلى ذلك.

4. نمط العميل-الخادم: يقدم الخادم خدمات حساب نموذج الذكاء الاصطناعي الخاص لعدة عملاء.

تتمثل ميزة FHE في أن الأمان يعتمد على خوارزميات التشفير بدلاً من الأجهزة، مما يمكن أن يمنع هجمات القنوات الجانبية. ومع ذلك، فإن تكاليف الحساب الحالية مرتفعة، مما يتطلب دعم الأجهزة المتخصصة لتطبيقها على نطاق واسع. في المستقبل، مع تقدم التكنولوجيا، من المتوقع أن تلعب FHE دورًا أكبر في مجال حساب الخصوصية.