مقدمة عن تقنية التشفير المتماثل بالكامل ومجالات تطبيقها

التشفير المتماثل بالكامل(FHE) هو نوع خاص من التشفير، يسمح بإجراء حسابات على النصوص المشفرة مباشرة دون فك تشفيرها، مما يحمي خصوصية البيانات. على عكس التشفير الثابت التقليدي وتشفير النقل، يمكن لـ FHE تنفيذ معالجة معقدة على النصوص المشفرة، مما يجعله مناسبًا لمشاهد حماية الخصوصية التي تتطلب التعاون بين عدة أطراف.

تطبيق نموذجي لـ FHE هو نظام التصويت عبر الإنترنت. يمكن للناخبين تشفير نتائج تصويتهم وتقديمها إلى جهة وسيطة، حيث يمكن لهذه الجهة إحصاء البيانات المشفرة مباشرة، وبعد الحصول على النتيجة النهائية، تقوم بفك تشفيرها وإعلانها، دون الحاجة إلى التعامل مع البيانات النصية الواضحة في أي وقت. بالمقارنة مع الحلول التي تعتمد على طرف ثالث موثوق أو عزل الأجهزة، يوفر FHE ضمانًا أمنيًا على مستوى البرمجيات الخالصة.

عادةً ما يحتوي نظام التشفير المتماثل بالكامل على الأنواع التالية من المفاتيح:

1. مفتاح فك التشفير: المفتاح الرئيسي، يُستخدم لفك تشفير بيانات FHE المشفرة، وعادةً ما يتم الاحتفاظ به محليًا فقط من قبل المستخدم.

2. مفتاح التشفير: يُستخدم لتحويل النص العادي إلى نص مشفر، ويمكن نشره في وضع المفتاح العام.

3. حساب المفتاح: يستخدم لإجراء العمليات المتماثلة على النص المشفر، يمكن أن يكون علنياً لكنه لن يكشف البيانات الأصلية.

تشمل نماذج التطبيقات الشائعة لـ FHE:

1. نموذج الاستعانة بمصادر خارجية: يقوم المستخدم بتفويض بيانات التشفير ومهام الحساب لمزود الخدمة السحابية، ويناسب ذلك سيناريوهات مثل استرجاع المعلومات الخاصة.

2. نمط الحساب بين الطرفين: يحتفظ كل طرف ببياناته الخاصة، ويتم إجراء الحساب المشترك من خلال التشفير المتماثل بالكامل دون الكشف عن البيانات الأصلية.

3. نمط التجميع: تلخيص البيانات المشفرة المقدمة من عدة أطراف، لاستخدامها في التعلم الفيدرالي وإحصاء الأصوات وغيرها.

4. نمط العميل-الخادم: يقدم الخادم نموذج الذكاء الاصطناعي الخاص، ويقوم العميل بتقديم البيانات المشفرة لإجراء الاستدلال.

تتمثل ميزة التشفير المتماثل بالكامل في أن الأمان يعتمد على خوارزميات التشفير بدلاً من الأجهزة، مما يجعله غير متأثر بهجمات القنوات الجانبية. لكن تكاليف حساباته مرتفعة، ويستخدم حالياً بشكل رئيسي في السيناريوهات التي تركز على الحسابات الخطية. مع تطور الأجهزة المخصصة في المستقبل، من المتوقع أن يُستخدم التشفير المتماثل بالكامل في المزيد من المجالات.