encriptação totalmente homomórfica FHE: Introdução e cenários de aplicação

A encriptação é geralmente dividida em encriptação estática e encriptação em trânsito. A encriptação estática é o armazenamento de dados encriptados, onde apenas pessoas autorizadas podem visualizar o conteúdo decifrado. A encriptação em trânsito garante que os dados transmitidos pela internet só possam ser interpretados por pessoas designadas. Ambas as formas de encriptação dependem de algoritmos de encriptação e oferecem garantias de integridade dos dados, chamadas de "encriptação autenticada".

Para cenários de colaboração entre várias partes que exigem o processamento complexo de texto cifrado, a encriptação totalmente homomórfica (FHE) é uma tecnologia de proteção da privacidade. Tomando como exemplo a votação online, a FHE permite a contagem dos votos cifrados sem a necessidade de decifrar o texto cifrado, protegendo assim a privacidade.

A FHE é um esquema de encriptação especial que permite calcular funções sobre dados cifrados sem a necessidade de os decifrar. O processo de cálculo é público, podendo ser executado na nuvem, sem comprometer a privacidade. Tanto a entrada quanto a saída são dados cifrados, que requerem uma chave para decifração.

O modo de outsourcing de FHE é visto como uma alternativa a ambientes de execução segura como TEE. A segurança do FHE é baseada em algoritmos de encriptação, não depende de hardware, portanto, não é afetada por ataques de canal lateral ou por ataques a servidores em nuvem.

A FHE geralmente utiliza vários conjuntos de chaves:

1. Chave de decriptação: Chave principal, usada para decriptar o texto cifrado FHE.
2. Chave de encriptação: usada para converter texto claro em texto cifrado.
3. Cálculo da chave: utilizada para realizar operações homomórficas sobre o texto cifrado.

FHE tem várias aplicações comuns:

1. Modelo de terceirização: delegar tarefas de computação a servidores na nuvem, proteger a privacidade dos dados.

2. Modo de cálculo entre duas partes: ambas as partes contribuem com dados privados para realizar cálculos conjuntos.

3. Modo de agregação: Agrega dados de várias partes, utilizados em cenários como aprendizado federado.

4. Modo cliente-servidor: o servidor fornece serviços de cálculo FHE para vários clientes.

A FHE pode garantir a validade dos resultados de cálculo através da introdução de redundância, assinaturas digitais, entre outros métodos. A distribuição da chave de decriptação pode adotar métodos como o compartilhamento secreto para aumentar a segurança.

De um modo geral, a encriptação totalmente homomórfica (FHE) é uma tecnologia poderosa de proteção de privacidade que permite realizar tarefas de computação complexas enquanto protege a privacidade dos dados, e tem o potencial de desempenhar um papel importante em áreas como computação em nuvem e aprendizado federado.