Pengantar Teknologi Enkripsi Homomorfik Penuh dan Skenario Aplikasi

fully homomorphic encryption(FHE) adalah skema enkripsi khusus yang memungkinkan perhitungan fungsi pada ciphertext tanpa perlu mendekripsi, sehingga melindungi privasi data. Berbeda dengan enkripsi statis dan enkripsi pengiriman tradisional, FHE dapat melakukan pemrosesan kompleks pada ciphertext, cocok untuk skenario perlindungan privasi dalam kolaborasi multi pihak.

Salah satu aplikasi khas dari FHE adalah sistem pemungutan suara online. Pemilih dapat mengenkripsi hasil suara mereka dan mengirimkannya ke lembaga perantara, lembaga tersebut dapat langsung melakukan statistik pada data terenkripsi, setelah mendapatkan hasil akhir baru mendekripsi dan mengumumkannya, tanpa perlu menyentuh data dalam bentuk teks biasa. Dibandingkan dengan solusi yang bergantung pada pihak ketiga yang dapat dipercaya atau isolasi perangkat keras, FHE memberikan jaminan keamanan di tingkat perangkat lunak murni.

Sistem FHE biasanya mencakup beberapa jenis kunci berikut:

1. Kunci Dekripsi: Kunci Utama, digunakan untuk mendekripsi ciphertext FHE, biasanya hanya disimpan oleh pengguna secara lokal.

2. Kunci enkripsi: digunakan untuk mengubah teks biasa menjadi teks tersembunyi, dapat dipublikasikan dalam mode kunci publik.

3. Menghitung kunci: digunakan untuk melakukan operasi homomorfik pada ciphertext, dapat dipublikasikan tetapi tidak akan mengungkapkan data asli.

Mode aplikasi umum dari FHE termasuk:

1. Model outsourcing: Pengguna mengalihdayakan data terenkripsi dan tugas komputasi kepada penyedia layanan cloud, cocok untuk skenario seperti pencarian informasi pribadi.

2. Mode perhitungan kedua belah pihak: Kedua belah pihak masing-masing memiliki data pribadi, melakukan perhitungan bersama melalui FHE tanpa mengungkapkan data asli.

3. Mode Agregasi: Mengumpulkan data enkripsi yang disediakan oleh banyak pihak, digunakan untuk pembelajaran federasi, statistik pemungutan suara, dll.

4. Mode Klien-Server: Server menyediakan model AI privat, klien mengirimkan data terenkripsi untuk inferensi.

Keuntungan FHE terletak pada keamanan yang didasarkan pada algoritma kriptografi dan bukan pada perangkat keras, sehingga tidak terpengaruh oleh serangan saluran samping. Namun, beban komputasinya cukup besar, saat ini terutama digunakan dalam skenario yang berfokus pada perhitungan linier. Di masa depan, seiring dengan perkembangan perangkat keras khusus, FHE diharapkan dapat diterapkan di lebih banyak bidang.