# 完全準同型暗号化: 原理と応用シナリオ従来の暗号化方式は主に静的暗号化と伝送暗号化を含みます。静的暗号化はデータを暗号化してハードウェアデバイスに保存し、権限のある人だけが解読して閲覧できます。伝送暗号化はネットワークを介して伝送されるデータが指定された受信者のみが解読できることを保証します。この2つの方式はどちらも暗号化アルゴリズムに依存し、認証暗号化によってデータの完全性を保証します。しかし、特定の多者協力シーンでは、暗号文に対して複雑な処理が必要であり、これにはプライバシー保護技術が関与します。その中でも、完全同型暗号化(FHE)は重要なソリューションの一つです。オンライン投票を例に取ると、従来の暗号化方式では、有権者のプライバシーを保護しながら正確な集計を実現することが困難です。しかし、FHE技術により、暗号文を解読することなく直接関数計算を行うことができ、プライバシーを保護します。! [完全準同型暗号化FHEの動作モードとアプリケーションシナリオを1つの記事で読む](https://img-cdn.gateio.im/social/moments-d0ef065f73a9fd408039cbfcc3ca7138)FHEシステムは通常、以下のいくつかの鍵を含みます:1. 復号鍵: システム主鍵、FHE暗号文の復号に使用され、持ち主のみが保管します。2. 暗号化鍵: 明文を密文に変換するために使用され、公開鍵暗号方式では公開可能である。3. 鍵の計算: 暗号文に対して同型暗号化運算を行うために使用され、公開可能だが暗号文を解読するためには使用できない。! [完全準同型暗号化FHEの動作モードとアプリケーションシナリオを1つの記事で読む](https://img-cdn.gateio.im/social/moments-e3e0ce9b630ec487152f37b7a7d50094)FHEの典型的な応用シーンには、1. アウトソーシングモデル:計算タスクをクラウドサービスプロバイダーにアウトソーシングし、データプライバシーを保護します。! [完全準同型暗号化FHEの動作モードとアプリケーションシナリオを1つの記事で読む](https://img-cdn.gateio.im/social/moments-d11dab7bc9be1f62f9bc935ef8d33f93)2. 双方の計算モデル: 双方はそれぞれのプライベートデータを漏らさない前提で共同計算を行います。! [完全準同型暗号化FHEの動作モードとアプリケーションシナリオを1つの記事で読む](https://img-cdn.gateio.im/social/moments-dceb3da8a44ca777783bebcd773b085201928374656748392013. 集約モード:コンパクトで検証可能な方法で複数のデータを集約し、フェデレート学習などのシナリオに適しています。! [完全準同型暗号化FHEの動作モードとアプリケーションシナリオを1つの記事で読む])https://img-cdn.gateio.im/social/moments-41333f43d9235580b9c51b9901f64c71(4. クライアント-サーバーモード: サーバーは複数の独立したクライアントにプライベート計算サービスを提供します。例えば、プライベートAIモデルの演算。! [完全準同型暗号化FHEの動作モードとアプリケーションシナリオを1つの記事で読む])https://img-cdn.gateio.im/social/moments-7593b4d9d01cef7bfa2279793beb9f49(FHEの安全性は暗号化アルゴリズムに基づき、ハードウェアの安全性に依存しません。計算結果の有効性を確保するために、冗長計算やデジタル署名などの方法を採用できます。複数の参加者がいるシーンでは、通常、秘密分散などの技術を用いて復号鍵を管理し、システム全体の安全性を向上させます。! [完全準同型暗号化FHEの動作モードとアプリケーションシナリオを1つの記事で読む])https://img-cdn.gateio.im/social/moments-e6325d032d33d9fc18683bdc5dc177e2(FHEは現在、同型暗号化計算のリソース消費が元のタスクと正比例することを保証する唯一のソリューションです。しかし、FHEはノイズの蓄積という技術的課題にも直面しており、ノイズレベルを制御するためにブートストラップ操作を行う必要があります。研究が進むにつれて、専用ハードウェアの開発が進むことで、FHEはより多くのプライバシー計算シナリオでの応用が期待されています。! [完全準同型暗号化FHEの動作モードとアプリケーションシナリオを1つの記事で読む])https://img-cdn.gateio.im/social/moments-a37e9e4883a3e188b0c49f33ec7542cc(! [完全準同型暗号化FHEの動作モードとアプリケーションシナリオを1つの記事で読む])https://img-cdn.gateio.im/social/moments-7019c4531429877198ffe6b794ca6c0c(! [完全準同型暗号化FHEの動作モードとアプリケーションシナリオを1つの記事で読む])https://img-cdn.gateio.im/social/moments-a9346d133b26d0434e9c711e64d01f78(
完全準同型暗号化FHE:プライバシー保護コンピューティングにおける原理、鍵、応用
完全準同型暗号化: 原理と応用シナリオ
従来の暗号化方式は主に静的暗号化と伝送暗号化を含みます。静的暗号化はデータを暗号化してハードウェアデバイスに保存し、権限のある人だけが解読して閲覧できます。伝送暗号化はネットワークを介して伝送されるデータが指定された受信者のみが解読できることを保証します。この2つの方式はどちらも暗号化アルゴリズムに依存し、認証暗号化によってデータの完全性を保証します。
しかし、特定の多者協力シーンでは、暗号文に対して複雑な処理が必要であり、これにはプライバシー保護技術が関与します。その中でも、完全同型暗号化(FHE)は重要なソリューションの一つです。オンライン投票を例に取ると、従来の暗号化方式では、有権者のプライバシーを保護しながら正確な集計を実現することが困難です。しかし、FHE技術により、暗号文を解読することなく直接関数計算を行うことができ、プライバシーを保護します。
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FHEシステムは通常、以下のいくつかの鍵を含みます:
復号鍵: システム主鍵、FHE暗号文の復号に使用され、持ち主のみが保管します。
暗号化鍵: 明文を密文に変換するために使用され、公開鍵暗号方式では公開可能である。
鍵の計算: 暗号文に対して同型暗号化運算を行うために使用され、公開可能だが暗号文を解読するためには使用できない。
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FHEの典型的な応用シーンには、
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FHEの安全性は暗号化アルゴリズムに基づき、ハードウェアの安全性に依存しません。計算結果の有効性を確保するために、冗長計算やデジタル署名などの方法を採用できます。複数の参加者がいるシーンでは、通常、秘密分散などの技術を用いて復号鍵を管理し、システム全体の安全性を向上させます。
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FHEは現在、同型暗号化計算のリソース消費が元のタスクと正比例することを保証する唯一のソリューションです。しかし、FHEはノイズの蓄積という技術的課題にも直面しており、ノイズレベルを制御するためにブートストラップ操作を行う必要があります。研究が進むにつれて、専用ハードウェアの開発が進むことで、FHEはより多くのプライバシー計算シナリオでの応用が期待されています。
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