Tamamen homomorfik şifreleme: Prensip Tanıtımı ve Uygulama Senaryoları
"şifreleme" denildiğinde, insanlar genellikle statik şifreleme ve aktarımda şifreleme hakkında düşünürler. Statik şifreleme, verilerin şifrelenip donanım cihazında saklanmasıdır, yalnızca yetkili kişiler şifre çözülmüş içeriği görebilir. Aktarımda şifreleme ise internet üzerinden aktarım yapılan verilerin yalnızca belirli alıcılar tarafından yorumlanmasını sağlar.
Bu iki senaryoda da şifreleme algoritmaları kullanılır ve ek olarak veri bütünlüğü sağlanır, yani verinin iletim sürecinde değiştirilmediği garanti edilir, buna "kimlik doğrulama şifrelemesi" denir. Veri şifrelendiğinde, iletime katılan kişiler ( gizliliğini ) kendiliğinden çözemez, kimse de rastgele şifreli metni ( değiştiremez, bu da bütünlük/güvenilirlik ) sağlar.
Ancak, bazı çok taraflı iş birliği senaryoları şifreli verilerin karmaşık işlemler gerektirmesi gerektiğinden, bu gizlilik koruma teknolojileri kapsamına girer. Tamamen homomorfik şifreleme ( FHE ) bunlardan biridir. Çevrimiçi oylama örneğini ele alalım: Seçmenler şifreli oy sonuçlarını ara birime gönderir, bu birim tüm oyları toplar ve sonuçları hesaplar, en sonunda yalnızca nihai seçim sonuçlarını açıklar.
Geleneksel "kimlik doğrulama şifrelemesi" yöntemleri kullanıldığında, istatistikten sorumlu olan aracı kişinin tüm seçmenlerin oy verilerini çözmesi gerekiyor ki bu da herkesin oy sonuçlarını ifşa ediyor. Veriler karıştırılabilse de, şifrelenmiş oy pusulalarının seçmen kimliğinden tamamen ayrılması oldukça zordur.
Bu duruma karşı, tamamen homomorfik şifreleme (FHE) teknolojisi kullanılabilir. FHE, şifrelenmiş veriyi çözmeden doğrudan şifrelenmiş veriler üzerinde fonksiyon hesaplamaları yapmayı ve bu fonksiyonun çıktısının şifreli sonucunu elde etmeyi sağlar, böylece gizliliği korur.
FHE'de, fonksiyon f'nin matematiksel yapısı açıktır, bu nedenle girdi şifreli x'in çıktısı f(x) işleme süreci bulutta yürütülebilir ve gizlilik sızdırılmaz. x ve f(x) her ikisi de şifreli metinlerdir ve çözmek için anahtara ihtiyaç duyulur, genellikle aynı çözme anahtarı kullanılır.
FHE, kompakt bir şifreleme şemasıdır, çıktı sonucu f(x)'in şifreli boyutu ve deşifreleme iş yükü yalnızca girdi verisi x'in ilgili orijinal açık metnine bağlıdır, hesaplama sürecine dayanmaz. Bu, genellikle x'i fonksiyon f'nin kaynak koduyla birleştiren ve alıcının x'i deşifre edip f'de hesaplama yapmasını sağlayan klasik olmayan kompakt şifreleme sistemlerinden farklıdır.
Gerçek uygulamalarda, FHE dış kaynak kullanımı genellikle TEE gibi güvenli yürütme ortamlarının bir alternatifi olarak görülmektedir. FHE'nin güvenliği kriptografik algoritmalara dayanır, donanım cihazlarına bağlı değildir, bu nedenle pasif yan kanal saldırıları veya bulut sunucularının saldırıya uğramasından etkilenmez. Hassas veri hesaplamalarını dış kaynak kullanması gereken durumlarda, FHE daha yüksek bir güvenlik garantisi sağlayabilir.
FHE sistemi genellikle birkaç anahtar grubu içerir:
Şifre çözme anahtarı: Anahtar, FHE şifreli verilerini şifre çözmek için kullanılır, genellikle kullanıcının yerelinde oluşturulur ve dışa aktarılmaz.
şifreleme anahtarı: Açık anahtar modunda halka açık olabilen, düz metni şifreli metne dönüştürmek için kullanılır.
Hesaplama Anahtarı: Şifreli veriler üzerinde homomorfik işlemler yapmak için kullanılır, kamuya açık olarak yayınlanabilir.
Şifreleme anahtarı sahibinin, tüm homomorfik işlem zincirinin geçerli olduğundan, nihai şifrelenmiş verinin güvenli olduğundan emin olması ve ardından açık metin sonucunu elde etmesi gerekmektedir. Homomorfik işlemler kamuya açık bir şekilde gerçekleştirilebilir ve doğrulanabilir, bu da kötü niyetli işlemler riskini azaltır.
FHE'nin belirli senaryoları/modeli
Dış Kaynak Kullanımı
Dış kaynak kullanımı modeli, FHE'nin ilk tarihi uygulamasıdır ve normal bulut bilişimi SGX ve TEE benzeri özel hesaplama haline dönüştürmeyi amaçlar, ancak güvenlik şifreleme algoritmalarına dayanır, donanıma değil. Alice özel verilere sahiptir ancak sınırlı hesaplama gücüne sahiptir, Bob ise güçlü hesaplama kaynaklarına sahiptir ancak ek özel veri sağlamaz. Alice, giriş parametrelerini şifreleyip Bob'a gönderir, Bob homomorfik hesaplamayı yaptıktan sonra şifreli sonucu geri döner.
Şu anda FHE dış kaynak kullanımı, özel bilgi alma ( PIR ) senaryolarında kullanılmaktadır; örneğin, kamu sunucusu büyük bir veritabanına sahip olduğunda, istemci veri talep eder ancak sorgu içeriğini ifşa etmek istemez.
İki Taraflı Hesaplama Modu
İki taraflı hesaplama modelinde, Bob hesaplama sürecinde gizli veriler katkıda bulunur. FHE, minimum iletişim karmaşıklığına sahip ve her iki tarafın gizliliğini garanti eden ideal bir iki taraflı hesaplama çözümüdür. Potansiyel uygulamalar arasında "milyoner sorusu" gibi elektronik ticaret senaryoları bulunmaktadır.
Birleşik Mod
Kümeleme modu, birden fazla katılımcının verilerini kompakt ve doğrulanabilir bir şekilde birleştirerek dış kaynak kullanımını geliştirmiştir. Tipik uygulamalar arasında federatif öğrenme ve çevrimiçi oylama sistemleri bulunmaktadır.
İstemci-Sunucu Modu
İstemci-sunucu modeli, her iki tarafın hesaplama modunu geliştirmiştir, sunucu birden fazla bağımsız anahtarın istemcisine FHE hesaplama hizmeti sunmaktadır. İstemcinin özel verileri varsa, sunucuda özel AI modeli gibi özel AI model işlemleri hizmeti için kullanılabilir.
PHE(, hiyerarşik homomorfik şifreleme )LHE( ve tamamen homomorfik şifreleme )FHE(. FHE en esnek olanıdır, ancak gürültüyü kontrol etmek için düzenli olarak özyükleme işlemleri yapılması gerekir.
![Bir makalede tamamen homomorfik şifreleme FHE çalışma modu ve uygulama senaryoları])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-a37e9e4883a3e188b0c49f33ec7542cc.webp(
![Tamamen homomorfik şifreleme FHE çalışma modları ve uygulama senaryolarını bir makalede anlamak])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-7019c4531429877198ffe6b794ca6c0c.webp(
![Bir makalede tamamen homomorfik şifreleme FHE çalışma modları ve uygulama alanları])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-a9346d133b26d0434e9c711e64d01f78.webp(
Tamamen homomorfik şifreleme teknolojisi, gizlilik koruma hesaplamaları için güçlü bir araç sunmaktadır ve gelecekte birçok alanda yaygın olarak kullanılması beklenmektedir.
This page may contain third-party content, which is provided for information purposes only (not representations/warranties) and should not be considered as an endorsement of its views by Gate, nor as financial or professional advice. See Disclaimer for details.
8 Likes
Reward
8
4
Share
Comment
0/400
PensionDestroyer
· 21h ago
Kriptografi büyük oyuncular fena değil
View OriginalReply0
FloorPriceWatcher
· 21h ago
Herkes dinlerken kafası karıştı değil mi? Öğrenemiyorlar.
tamamen homomorfik şifreleme FHE: gizliliği koruyan Şifreli Metin hesaplama aracı
Tamamen homomorfik şifreleme: Prensip Tanıtımı ve Uygulama Senaryoları
"şifreleme" denildiğinde, insanlar genellikle statik şifreleme ve aktarımda şifreleme hakkında düşünürler. Statik şifreleme, verilerin şifrelenip donanım cihazında saklanmasıdır, yalnızca yetkili kişiler şifre çözülmüş içeriği görebilir. Aktarımda şifreleme ise internet üzerinden aktarım yapılan verilerin yalnızca belirli alıcılar tarafından yorumlanmasını sağlar.
Bu iki senaryoda da şifreleme algoritmaları kullanılır ve ek olarak veri bütünlüğü sağlanır, yani verinin iletim sürecinde değiştirilmediği garanti edilir, buna "kimlik doğrulama şifrelemesi" denir. Veri şifrelendiğinde, iletime katılan kişiler ( gizliliğini ) kendiliğinden çözemez, kimse de rastgele şifreli metni ( değiştiremez, bu da bütünlük/güvenilirlik ) sağlar.
Ancak, bazı çok taraflı iş birliği senaryoları şifreli verilerin karmaşık işlemler gerektirmesi gerektiğinden, bu gizlilik koruma teknolojileri kapsamına girer. Tamamen homomorfik şifreleme ( FHE ) bunlardan biridir. Çevrimiçi oylama örneğini ele alalım: Seçmenler şifreli oy sonuçlarını ara birime gönderir, bu birim tüm oyları toplar ve sonuçları hesaplar, en sonunda yalnızca nihai seçim sonuçlarını açıklar.
Geleneksel "kimlik doğrulama şifrelemesi" yöntemleri kullanıldığında, istatistikten sorumlu olan aracı kişinin tüm seçmenlerin oy verilerini çözmesi gerekiyor ki bu da herkesin oy sonuçlarını ifşa ediyor. Veriler karıştırılabilse de, şifrelenmiş oy pusulalarının seçmen kimliğinden tamamen ayrılması oldukça zordur.
Bu duruma karşı, tamamen homomorfik şifreleme (FHE) teknolojisi kullanılabilir. FHE, şifrelenmiş veriyi çözmeden doğrudan şifrelenmiş veriler üzerinde fonksiyon hesaplamaları yapmayı ve bu fonksiyonun çıktısının şifreli sonucunu elde etmeyi sağlar, böylece gizliliği korur.
FHE'de, fonksiyon f'nin matematiksel yapısı açıktır, bu nedenle girdi şifreli x'in çıktısı f(x) işleme süreci bulutta yürütülebilir ve gizlilik sızdırılmaz. x ve f(x) her ikisi de şifreli metinlerdir ve çözmek için anahtara ihtiyaç duyulur, genellikle aynı çözme anahtarı kullanılır.
FHE, kompakt bir şifreleme şemasıdır, çıktı sonucu f(x)'in şifreli boyutu ve deşifreleme iş yükü yalnızca girdi verisi x'in ilgili orijinal açık metnine bağlıdır, hesaplama sürecine dayanmaz. Bu, genellikle x'i fonksiyon f'nin kaynak koduyla birleştiren ve alıcının x'i deşifre edip f'de hesaplama yapmasını sağlayan klasik olmayan kompakt şifreleme sistemlerinden farklıdır.
Gerçek uygulamalarda, FHE dış kaynak kullanımı genellikle TEE gibi güvenli yürütme ortamlarının bir alternatifi olarak görülmektedir. FHE'nin güvenliği kriptografik algoritmalara dayanır, donanım cihazlarına bağlı değildir, bu nedenle pasif yan kanal saldırıları veya bulut sunucularının saldırıya uğramasından etkilenmez. Hassas veri hesaplamalarını dış kaynak kullanması gereken durumlarda, FHE daha yüksek bir güvenlik garantisi sağlayabilir.
FHE sistemi genellikle birkaç anahtar grubu içerir:
Şifreleme anahtarı sahibinin, tüm homomorfik işlem zincirinin geçerli olduğundan, nihai şifrelenmiş verinin güvenli olduğundan emin olması ve ardından açık metin sonucunu elde etmesi gerekmektedir. Homomorfik işlemler kamuya açık bir şekilde gerçekleştirilebilir ve doğrulanabilir, bu da kötü niyetli işlemler riskini azaltır.
FHE'nin belirli senaryoları/modeli
Dış Kaynak Kullanımı
Dış kaynak kullanımı modeli, FHE'nin ilk tarihi uygulamasıdır ve normal bulut bilişimi SGX ve TEE benzeri özel hesaplama haline dönüştürmeyi amaçlar, ancak güvenlik şifreleme algoritmalarına dayanır, donanıma değil. Alice özel verilere sahiptir ancak sınırlı hesaplama gücüne sahiptir, Bob ise güçlü hesaplama kaynaklarına sahiptir ancak ek özel veri sağlamaz. Alice, giriş parametrelerini şifreleyip Bob'a gönderir, Bob homomorfik hesaplamayı yaptıktan sonra şifreli sonucu geri döner.
Şu anda FHE dış kaynak kullanımı, özel bilgi alma ( PIR ) senaryolarında kullanılmaktadır; örneğin, kamu sunucusu büyük bir veritabanına sahip olduğunda, istemci veri talep eder ancak sorgu içeriğini ifşa etmek istemez.
İki Taraflı Hesaplama Modu
İki taraflı hesaplama modelinde, Bob hesaplama sürecinde gizli veriler katkıda bulunur. FHE, minimum iletişim karmaşıklığına sahip ve her iki tarafın gizliliğini garanti eden ideal bir iki taraflı hesaplama çözümüdür. Potansiyel uygulamalar arasında "milyoner sorusu" gibi elektronik ticaret senaryoları bulunmaktadır.
Birleşik Mod
Kümeleme modu, birden fazla katılımcının verilerini kompakt ve doğrulanabilir bir şekilde birleştirerek dış kaynak kullanımını geliştirmiştir. Tipik uygulamalar arasında federatif öğrenme ve çevrimiçi oylama sistemleri bulunmaktadır.
İstemci-Sunucu Modu
İstemci-sunucu modeli, her iki tarafın hesaplama modunu geliştirmiştir, sunucu birden fazla bağımsız anahtarın istemcisine FHE hesaplama hizmeti sunmaktadır. İstemcinin özel verileri varsa, sunucuda özel AI modeli gibi özel AI model işlemleri hizmeti için kullanılabilir.
https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-a37e9e4883a3e188b0c49f33ec7542cc.webp(
![Tamamen homomorfik şifreleme FHE çalışma modları ve uygulama senaryolarını bir makalede anlamak])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-7019c4531429877198ffe6b794ca6c0c.webp(
![Bir makalede tamamen homomorfik şifreleme FHE çalışma modları ve uygulama alanları])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-a9346d133b26d0434e9c711e64d01f78.webp(
Tamamen homomorfik şifreleme teknolojisi, gizlilik koruma hesaplamaları için güçlü bir araç sunmaktadır ve gelecekte birçok alanda yaygın olarak kullanılması beklenmektedir.