encriptación completamente homomórfica: resumen y casos de aplicación

La encriptación completamente homomórfica ( FHE ) es una técnica de encriptación especial que permite realizar cálculos de funciones directamente sobre los datos cifrados sin necesidad de descifrarlos. A diferencia de la encriptación estática tradicional y la encriptación durante la transmisión, la FHE es adecuada para escenarios de colaboración entre múltiples partes que requieren un procesamiento complejo de datos cifrados.

Una aplicación típica de FHE es el sistema de votación en línea. Los votantes envían sus votos encriptados, y la entidad intermedia puede realizar estadísticas directamente sobre los textos cifrados, obteniendo el resultado final y luego desencriptándolo para su publicación, sin necesidad de acceder al texto claro de cada voto. Esto evita el problema de privacidad en los esquemas de encriptación tradicionales, donde es necesario desencriptar todos los datos para poder procesarlos.

FHE generalmente involucra tres tipos de claves:

1. Clave de descifrado: clave maestra, utilizada para descifrar el texto cifrado FHE, generalmente guardada localmente por el usuario.

2. Clave de encriptación: utilizada para convertir texto claro en texto cifrado, puede ser pública en el modo de clave pública.

3. Calcular la clave: se utiliza para realizar operaciones homomórficas sobre el texto cifrado, puede ser pública pero no se puede utilizar para descifrar.

Los patrones de aplicación típicos de la encriptación completamente homomórfica incluyen:

1. Modelo de externalización: externalizar las tareas de cálculo de datos sensibles a proveedores de servicios en la nube, protegiendo la privacidad de los datos.

2. Modo de cálculo de dos partes: ambas partes poseen datos privados y realizan cálculos conjuntos mediante FHE.

3. Modo de agregación: resumir datos de múltiples partes para realizar cálculos, como el aprendizaje federado, la votación en línea, etc.

4. Modelo cliente-servidor: el servidor proporciona modelos de IA privados, y el cliente envía datos encriptados para su procesamiento.

La seguridad de FHE se basa en algoritmos de encriptación, sin depender del entorno de hardware. Sin embargo, actualmente el costo computacional de FHE es bastante alto, y su aplicación práctica necesita ser optimizada aún más. En el futuro, con el desarrollo de hardware especializado, se espera que FHE se aplique en más escenarios de cálculo de privacidad.