全同態加密FHE:簡介與應用場景

加密通常分爲靜態加密和傳輸中加密兩種。靜態加密是將數據加密後存儲,只有授權人能查看解密後的內容。傳輸中加密則確保通過互聯網傳輸的數據只能被指定人解讀。這兩種加密都依賴加密算法,並提供數據完整性保證,稱爲"認證加密"。

對於需要對密文進行復雜處理的多方協作場景,全同態加密(FHE)是一種隱私保護技術。以在線投票爲例,FHE允許在不解密密文的情況下直接對加密的選票進行計票,從而保護隱私。

FHE是一種特殊的加密方案,允許在不解密的情況下對密文進行函數計算。計算過程是公開的,可在雲端執行,而不會泄露隱私。輸入和輸出都是加密的密文,需要密鑰解密。

FHE外包模式被視爲TEE等安全執行環境的替代方案。FHE的安全性基於密碼學算法,不依賴硬件,因此不受側信道攻擊或雲服務器被攻擊的影響。

FHE通常使用幾組密鑰:

1. 解密密鑰:主密鑰,用於解密FHE密文。
2. 加密密鑰:用於將明文轉換爲密文。
3. 計算密鑰:用於對密文進行同態運算。

FHE有幾種常見應用模式:

1. 外包模式:將計算任務外包給雲服務器,保護數據隱私。

2. 兩方計算模式:雙方都貢獻私密數據進行聯合計算。

3. 聚合模式:聚合多方數據,用於聯邦學習等場景。

4. 客戶端-服務器模式:服務器爲多個客戶端提供FHE計算服務。

FHE可以通過引入冗餘、數字籤名等方式確保計算結果的有效性。解密密鑰的分配可以採用祕密共享等方式提高安全性。

總的來說,FHE是一種強大的隱私保護技術,可以在保護數據隱私的同時實現復雜的計算任務,有望在雲計算、聯邦學習等領域發揮重要作用。