encriptação totalmente homomórfica: visão geral e cenários de aplicação

A encriptação totalmente homomórfica ( FHE ) é uma técnica de encriptação especial que permite a realização de cálculos de funções diretamente sobre textos cifrados, sem a necessidade de decifrar. Ao contrário da encriptação estática tradicional e da encriptação durante a transmissão, a FHE é adequada para cenários de colaboração entre várias partes que necessitam de processamentos complexos de dados encriptados.

Uma aplicação típica da FHE é o sistema de votação online. Os eleitores submetem os votos encriptados, e a entidade intermediária pode estatisticamente trabalhar diretamente com os dados cifrados, obtendo o resultado final e depois desencriptando e divulgando-o, sem necessidade de acessar o voto em texto claro de cada pessoa. Isso evita o problema de privacidade que surge nas soluções de encriptação tradicionais, onde é necessário desencriptar todos os dados para realizar o processamento.

FHE geralmente envolve três tipos de chaves:

1. Chave de decriptação: chave principal, utilizada para decriptar o texto cifrado FHE, geralmente mantida localmente pelo usuário.

2. Chave de encriptação: utilizada para converter texto claro em texto cifrado, podendo ser pública no modo de chave pública.

3. Cálculo da chave: utilizada para realizar operações homomórficas sobre o texto cifrado, pode ser pública mas não pode ser usada para descriptografar.

Os padrões de aplicação típicos da encriptação totalmente homomórfica incluem:

1. Modelo de outsourcing: delegar as tarefas de cálculo de dados sensíveis a prestadores de serviços em nuvem, protegendo a privacidade dos dados.

2. Modo de cálculo entre duas partes: ambas as partes possuem dados privados e realizam cálculos conjuntos através da Criptografia homomórfica.

3. Modo de agregação: resumir dados de várias partes para cálculo, como aprendizado federado, votação online, etc.

4. Modelo cliente-servidor: o servidor fornece modelos de IA privados, o cliente envia dados encriptados para processamento.

A segurança da FHE baseia-se em algoritmos de encriptação, não dependendo do ambiente de hardware. No entanto, atualmente o custo computacional da FHE é elevado, e a aplicação prática ainda requer otimização adicional. No futuro, com o desenvolvimento de hardware especializado, espera-se que a FHE seja aplicada em mais cenários de computação de privacidade.