Mã hóa đồng cấu hoàn toàn FHE: Giới thiệu và ứng dụng

Mã hóa thường được chia thành hai loại: mã hóa tĩnh và mã hóa trong quá trình truyền tải. Mã hóa tĩnh là việc lưu trữ dữ liệu sau khi đã mã hóa, chỉ những người được ủy quyền mới có thể xem nội dung đã giải mã. Mã hóa trong quá trình truyền tải đảm bảo rằng dữ liệu được truyền qua internet chỉ có thể được các đối tượng được chỉ định giải mã. Cả hai loại mã hóa này đều phụ thuộc vào thuật toán mã hóa và cung cấp đảm bảo toàn vẹn dữ liệu, được gọi là "mã hóa xác thực".

Đối với các tình huống hợp tác nhiều bên cần xử lý phức tạp trên văn bản mã hóa, mã hóa đồng cấu hoàn toàn (FHE) là một công nghệ bảo vệ quyền riêng tư. Lấy ví dụ về bỏ phiếu trực tuyến, FHE cho phép tính toán phiếu bầu đã mã hóa mà không cần giải mã văn bản, từ đó bảo vệ quyền riêng tư.

FHE là một loại mã hóa đặc biệt, cho phép thực hiện tính toán hàm trên văn bản mã hóa mà không cần giải mã. Quy trình tính toán là công khai, có thể được thực hiện trên đám mây mà không làm lộ thông tin cá nhân. Đầu vào và đầu ra đều là văn bản mã hóa, cần phải có khóa để giải mã.

Mô hình ủy thác FHE được coi là một giải pháp thay thế cho các môi trường thực thi an toàn như TEE. Độ an toàn của FHE dựa trên các thuật toán mã hóa, không phụ thuộc vào phần cứng, do đó không bị ảnh hưởng bởi các cuộc tấn công kênh bên hoặc các cuộc tấn công vào máy chủ đám mây.

FHE thường sử dụng một vài bộ khóa:

1. Khóa giải mã: Khóa chính, dùng để giải mã văn bản FHE.
2. Mã hóa khóa: dùng để chuyển đổi văn bản rõ thành văn bản mã.
3. Tính toán khóa: dùng để thực hiện phép toán đồng cấu trên văn bản mã hóa.

FHE có một số mô hình ứng dụng phổ biến:

1. Mô hình thuê ngoài: Giao nhiệm vụ tính toán cho máy chủ đám mây, bảo vệ quyền riêng tư dữ liệu.

2. Chế độ tính toán hai bên: Cả hai bên đều đóng góp dữ liệu riêng tư để thực hiện tính toán hợp tác.

3. Chế độ tổng hợp: Tổng hợp dữ liệu từ nhiều bên, dùng cho các cảnh như học liên bang.

4. Mô hình máy khách - máy chủ: Máy chủ cung cấp dịch vụ tính toán FHE cho nhiều máy khách.

FHE có thể đảm bảo tính hợp lệ của kết quả tính toán bằng cách đưa vào các phương thức như dư thừa, chữ ký số. Việc phân phối khóa giải mã có thể sử dụng các phương thức như chia sẻ bí mật để nâng cao tính bảo mật.

Tổng thể, FHE là một công nghệ bảo vệ quyền riêng tư mạnh mẽ, có thể thực hiện các nhiệm vụ tính toán phức tạp trong khi vẫn bảo vệ quyền riêng tư của dữ liệu, hứa hẹn sẽ đóng vai trò quan trọng trong các lĩnh vực như điện toán đám mây, học tập liên bang.