Mã hóa đồng cấu hoàn toàn FHE: Công cụ tính toán bản mã bảo vệ quyền riêng tư

robot
Đang tạo bản tóm tắt

mã hóa đồng cấu hoàn toàn:Giới thiệu nguyên lý và các trường hợp ứng dụng

Khi nhắc đến "mã hóa", mọi người thường nghĩ đến mã hóa tĩnh và mã hóa trong quá trình truyền tải. Mã hóa tĩnh lưu trữ dữ liệu đã được mã hóa trên thiết bị phần cứng, chỉ những người được ủy quyền mới có thể xem nội dung đã được giải mã. Mã hóa trong quá trình truyền tải đảm bảo rằng dữ liệu được truyền qua internet chỉ có thể được người nhận chỉ định hiểu.

Hai cảnh này đều sử dụng mã hóa, và đảm bảo thêm tính toàn vẹn của dữ liệu, tức là dữ liệu không bị thay đổi trong quá trình truyền tải, điều này được gọi là "mã hóa xác thực". Khi dữ liệu đã được mã hóa, những người tham gia truyền tải không thể tự ý giải mã ( tính bảo mật ), và không ai có thể tùy ý thay đổi văn bản mã hóa ( tính toàn vẹn/độ xác thực ).

Tuy nhiên, một số tình huống hợp tác đa bên cần xử lý phức tạp đối với văn bản mã hóa, điều này thuộc về lĩnh vực công nghệ bảo vệ quyền riêng tư, mã hóa đồng cấu hoàn toàn ( FHE ) là một trong số đó. Lấy ví dụ về bỏ phiếu trực tuyến: cử tri mã hóa kết quả bỏ phiếu và gửi cho thực thể trung gian, thực thể này thu thập tất cả các phiếu bầu và thống kê kết quả, cuối cùng chỉ công bố kết quả bầu cử cuối cùng.

Khi sử dụng giải pháp "mã hóa xác thực" truyền thống, bên trung gian chịu trách nhiệm thống kê cần phải giải mã dữ liệu bỏ phiếu của tất cả mọi người để thực hiện thống kê, điều này sẽ làm lộ kết quả bỏ phiếu của từng người. Mặc dù có thể trộn lẫn dữ liệu, nhưng rất khó để tách biệt hoàn toàn phiếu bầu được mã hóa với danh tính cử tri.

Để đối phó với tình huống này, có thể giới thiệu công nghệ mã hóa đồng cấu hoàn toàn (FHE). FHE cho phép thực hiện tính toán hàm trực tiếp trên dữ liệu mật mà không cần giải mã, từ đó nhận được kết quả mã hóa của đầu ra hàm, bảo vệ quyền riêng tư.

Một bài viết hiểu rõ về mã hóa đồng cấu hoàn toàn FHE chế độ hoạt động và các ứng dụng

Trong FHE, cấu trúc toán học của hàm f là công khai, do đó quy trình xử lý đầu vào là mật mã x và đầu ra là kết quả f(x) có thể được thực hiện trên đám mây mà không làm lộ thông tin riêng tư. x và f(x) đều là mật mã, cần giải mã bằng khóa, thường sử dụng cùng một khóa giải mã.

FHE là một phương án mã hóa đồng cấu gọn nhẹ, kích thước của bản mã hóa và khối lượng công việc giải mã của kết quả f(x) chỉ phụ thuộc vào bản rõ gốc tương ứng của dữ liệu đầu vào x, không phụ thuộc vào quá trình tính toán. Điều này khác với hệ thống mã hóa không gọn nhẹ, thường đơn giản kết nối x với mã nguồn của hàm f, cho phép người nhận giải mã x và đưa vào tính toán trong f.

Trong ứng dụng thực tế, mô hình thuê ngoài FHE thường được coi là một giải pháp thay thế cho các môi trường thực thi an toàn như TEE. Độ an toàn của FHE dựa trên các thuật toán mã hóa, không phụ thuộc vào thiết bị phần cứng, do đó không bị ảnh hưởng bởi các cuộc tấn công kênh bên thụ động hoặc việc máy chủ đám mây bị tấn công. Đối với các tình huống cần thuê ngoài tính toán dữ liệu nhạy cảm, FHE có thể cung cấp mức độ bảo mật cao hơn.

Hệ thống FHE thường bao gồm một vài bộ khóa:

  • Khóa giải mã: Khóa chính, được sử dụng để giải mã văn bản mật FHE, thường được tạo ra tại địa phương của người dùng và không được truyền ra ngoài.
  • Mã hóa khóa: dùng để chuyển đổi văn bản rõ thành văn bản mã hóa, có thể công khai trong chế độ khóa công khai.
  • Tính toán khóa: được sử dụng để thực hiện phép toán đồng cấu trên văn bản mã hóa, có thể được công khai.

Người nắm giữ khóa giải mã cần đảm bảo rằng toàn bộ chuỗi hoạt động đồng cấu là hợp lệ, cuối cùng đảm bảo an toàn cho văn bản đã mã hóa, sau đó giải mã để có được kết quả văn bản rõ. Các hoạt động đồng cấu có thể được thực hiện công khai và được xác minh, giảm thiểu rủi ro của các hành động ác ý.

Một bài viết hiểu rõ về mã hóa đồng cấu hoàn toàn FHE chế độ hoạt động và ứng dụng

Cảnh/Chế độ cụ thể của mã hóa đồng cấu hoàn toàn

Mô hình thuê ngoài

Mô hình thuê ngoài là ứng dụng lịch sử đầu tiên của FHE, nhằm biến đổi điện toán đám mây thông thường thành điện toán riêng tư tương tự như SGX và TEE, nhưng độ an toàn dựa trên các thuật toán mã hóa thay vì phần cứng. Alice sở hữu dữ liệu riêng tư nhưng khả năng tính toán hạn chế, Bob sở hữu tài nguyên tính toán mạnh mẽ nhưng không đóng góp dữ liệu riêng tư bổ sung. Alice mã hóa các tham số đầu vào và gửi cho Bob, Bob thực hiện tính toán đồng cấu và trả về kết quả mã hóa.

Một bài viết hiểu rõ về mã hóa đồng cấu hoàn toàn FHE chế độ hoạt động và các tình huống ứng dụng

Hiện tại, mô hình FHE thuê ngoài chủ yếu được sử dụng cho các tình huống truy xuất thông tin riêng tư (PIR), chẳng hạn như máy chủ công cộng sở hữu cơ sở dữ liệu lớn, khách hàng yêu cầu dữ liệu nhưng không muốn tiết lộ nội dung truy vấn.

Một bài viết để hiểu rõ về mã hóa đồng cấu hoàn toàn FHE chế độ hoạt động và các tình huống ứng dụng

Chế độ tính toán hai bên

Trong mô hình tính toán hai bên, Bob đóng góp dữ liệu riêng tư trong quá trình tính toán. FHE là giải pháp tính toán hai bên lý tưởng, với độ phức tạp giao tiếp tối thiểu và đảm bảo quyền riêng tư của cả hai bên. Ứng dụng tiềm năng bao gồm các tình huống thương mại điện tử như "vấn đề triệu phú".

Một bài viết hiểu rõ về mã hóa đồng cấu hoàn toàn FHE chế độ hoạt động và các tình huống ứng dụng

Chế độ tổng hợp

Chế độ tổng hợp cải tiến chế độ ủy thác, nhằm tổng hợp dữ liệu của nhiều người tham gia theo cách gọn gàng và có thể xác minh. Ứng dụng điển hình bao gồm học liên bang và hệ thống bỏ phiếu trực tuyến.

Một bài viết hiểu rõ về mã hóa đồng cấu hoàn toàn FHE chế độ hoạt động và ứng dụng

Mô hình máy khách-máy chủ

Mô hình máy khách - máy chủ cải thiện chế độ tính toán của cả hai bên, máy chủ cung cấp dịch vụ tính toán FHE cho nhiều khóa độc lập của máy khách. Có thể được sử dụng cho dịch vụ tính toán mô hình AI riêng tư, chẳng hạn như máy khách có dữ liệu riêng tư, máy chủ có mô hình AI riêng tư.

Một bài viết hiểu rõ về mã hóa đồng cấu hoàn toàn FHE chế độ hoạt động và các tình huống ứng dụng

Các chi tiết khác

  • FHE có thể đảm bảo kết quả tính toán bên ngoài hợp lệ bằng cách giới thiệu độ dư hoặc sử dụng chữ ký số.
  • Có thể đảm bảo chỉ giải mã kết quả cuối cùng bằng cách hạn chế truy cập vào văn bản mã hóa trung gian hoặc sử dụng phương pháp chia sẻ bí mật để phân phối khóa giải mã.
  • FHE có ba loại: mã hóa đồng cấu một phần (PHE), mã hóa đồng cấu phân cấp (LHE) và mã hóa đồng cấu hoàn toàn (FHE). FHE linh hoạt nhất, nhưng cần thực hiện định kỳ các thao tác khởi động lại để kiểm soát tiếng ồn.

Một bài viết hiểu rõ về mã hóa đồng cấu hoàn toàn FHE chế độ hoạt động và các tình huống ứng dụng

Một bài viết hiểu rõ về chế độ hoạt động và ứng dụng của mã hóa đồng cấu hoàn toàn FHE

Một bài viết hiểu rõ về mã hóa đồng cấu hoàn toàn FHE chế độ hoạt động và ứng dụng

Mã hóa đồng cấu hoàn toàn cung cấp công cụ mạnh mẽ cho tính toán bảo vệ quyền riêng tư, trong tương lai có khả năng được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực.

FHE-18.09%
Xem bản gốc
Trang này có thể chứa nội dung của bên thứ ba, được cung cấp chỉ nhằm mục đích thông tin (không phải là tuyên bố/bảo đảm) và không được coi là sự chứng thực cho quan điểm của Gate hoặc là lời khuyên về tài chính hoặc chuyên môn. Xem Tuyên bố từ chối trách nhiệm để biết chi tiết.
  • Phần thưởng
  • 4
  • Chia sẻ
Bình luận
0/400
PensionDestroyervip
· 21giờ trước
Mật mã học đại gia còn được.
Xem bản gốcTrả lời0
FloorPriceWatchervip
· 21giờ trước
Mọi người nghe có vẻ choáng váng phải không? Không học nổi nữa.
Xem bản gốcTrả lời0
MondayYoloFridayCryvip
· 21giờ trước
Để lại hát thì không thể phòng thủ được.
Xem bản gốcTrả lời0
RugDocScientistvip
· 21giờ trước
Mật mã học lại đang làm trò bí ẩn
Xem bản gốcTrả lời0
Giao dịch tiền điện tử mọi lúc mọi nơi
qrCode
Quét để tải xuống ứng dụng Gate
Cộng đồng
Tiếng Việt
  • 简体中文
  • English
  • Tiếng Việt
  • 繁體中文
  • Español
  • Русский
  • Français (Afrique)
  • Português (Portugal)
  • Bahasa Indonesia
  • 日本語
  • بالعربية
  • Українська
  • Português (Brasil)