全同态加密FHE:简介与应用场景

加密通常分为静态加密和传输中加密两种。静态加密是将数据加密后存储,只有授权人能查看解密后的内容。传输中加密则确保通过互联网传输的数据只能被指定人解读。这两种加密都依赖加密算法,并提供数据完整性保证,称为"认证加密"。

对于需要对密文进行复杂处理的多方协作场景,全同态加密(FHE)是一种隐私保护技术。以在线投票为例,FHE允许在不解密密文的情况下直接对加密的选票进行计票,从而保护隐私。

FHE是一种特殊的加密方案,允许在不解密的情况下对密文进行函数计算。计算过程是公开的,可在云端执行,而不会泄露隐私。输入和输出都是加密的密文,需要密钥解密。

FHE外包模式被视为TEE等安全执行环境的替代方案。FHE的安全性基于密码学算法,不依赖硬件,因此不受侧信道攻击或云服务器被攻击的影响。

FHE通常使用几组密钥:

1. 解密密钥:主密钥,用于解密FHE密文。
2. 加密密钥:用于将明文转换为密文。
3. 计算密钥:用于对密文进行同态运算。

FHE有几种常见应用模式:

1. 外包模式:将计算任务外包给云服务器,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,用于联邦学习等场景。

4. 客户端-服务器模式:服务器为多个客户端提供FHE计算服务。

FHE可以通过引入冗余、数字签名等方式确保计算结果的有效性。解密密钥的分配可以采用秘密共享等方式提高安全性。

总的来说,FHE是一种强大的隐私保护技术,可以在保护数据隐私的同时实现复杂的计算任务,有望在云计算、联邦学习等领域发挥重要作用。