mã hóa đồng cấu hoàn toàn: Tổng quan và các tình huống ứng dụng

Mã hóa đồng cấu hoàn toàn ( FHE ) là một công nghệ mã hóa đặc biệt, cho phép thực hiện tính toán hàm trực tiếp trên dữ liệu mã hóa mà không cần giải mã. Khác với mã hóa tĩnh truyền thống và mã hóa trong quá trình truyền, FHE phù hợp với các tình huống hợp tác nhiều bên cần xử lý dữ liệu mã hóa phức tạp.

Một ứng dụng điển hình của FHE là hệ thống bỏ phiếu trực tuyến. Cử tri gửi phiếu bầu đã được mã hóa, các thực thể trung gian có thể trực tiếp thống kê trên văn bản đã mã hóa, sau khi có kết quả cuối cùng thì giải mã và công bố, không cần phải tiếp xúc với văn bản phiếu bầu của mỗi người. Điều này tránh được vấn đề riêng tư trong các giải pháp mã hóa truyền thống, nơi cần phải giải mã toàn bộ dữ liệu để xử lý.

FHE thường liên quan đến ba loại khóa:

1. Khóa giải mã: Khóa chính, dùng để giải mã văn bản mật FHE, thường được người dùng giữ tại địa phương.

2. Mã hóa khóa: được sử dụng để chuyển đổi văn bản rõ thành văn bản mật, trong chế độ khóa công khai có thể được công khai.

3. Tính toán khóa: được sử dụng để thực hiện phép toán đồng cấu trên văn bản mã, có thể công khai nhưng không thể sử dụng để giải mã.

Mô hình ứng dụng điển hình của FHE bao gồm:

1. Mô hình thuê ngoài: Giao nhiệm vụ tính toán dữ liệu nhạy cảm cho nhà cung cấp dịch vụ đám mây, bảo vệ quyền riêng tư dữ liệu.

2. Chế độ tính toán hai bên: Cả hai bên đều nắm giữ dữ liệu riêng tư và thực hiện tính toán chung thông qua mã hóa đồng cấu.

3. Chế độ tổng hợp: Tập hợp dữ liệu từ nhiều bên để tính toán, như học liên bang, bỏ phiếu trực tuyến, v.v.

4. Mô hình máy khách - máy chủ: Máy chủ cung cấp mô hình AI riêng, máy khách gửi dữ liệu mã hóa để xử lý.

Độ an toàn của FHE dựa trên các thuật toán mã hóa, không phụ thuộc vào môi trường phần cứng. Tuy nhiên, hiện tại chi phí tính toán của FHE còn lớn, ứng dụng thực tế cần được tối ưu hóa thêm. Trong tương lai, với sự phát triển của phần cứng chuyên dụng, FHE có khả năng được áp dụng trong nhiều tình huống tính toán bảo mật hơn.