Tamamen homomorfik şifreleme teknolojisi tanıtımı ve uygulama senaryoları

tamamen homomorfik şifreleme(FHE), verilerin gizliliğini koruyarak, şifrelenmiş veriler üzerinde doğrudan fonksiyon hesaplamalarına izin veren özel bir şifreleme yöntemidir. Geleneksel statik şifreleme ve iletim şifrelemesinin aksine, FHE, şifrelenmiş veriler üzerinde karmaşık işlemler gerçekleştirebilir ve çok taraflı işbirliği için gizlilik koruma senaryolarına uygundur.

FHE'nin tipik bir uygulaması çevrimiçi oylama sistemidir. Seçmenler oy sonuçlarını şifreleyerek aracı kuruma sunabilir; bu kurum, şifreli veriler üzerinde doğrudan istatistiksel işlem yapabilir, nihai sonuçları elde ettikten sonra tekrar şifreyi çözerek ilan edebilir, tüm süreç boyunca açık verilerle etkileşimde bulunulmaz. Güvenilir üçüncü taraflara veya donanım izolasyonuna dayanan çözümlerle karşılaştırıldığında, FHE tamamen yazılım tabanlı bir güvenlik garantisi sunar.

FHE sistemleri genellikle aşağıdaki anahtar türlerini içerir:

1. Şifre çözme anahtarı: Anahtar, FHE şifreli verilerini çözmek için kullanılır ve genellikle yalnızca kullanıcı tarafından yerel olarak saklanır.

2. Şifreleme Anahtarı: Açık metni şifreli metne dönüştürmek için kullanılır, açık anahtar modunda yayınlanabilir.

3. Anahtar hesaplama: Şifreli veriler üzerinde homomorfik işlemler için kullanılır, kamuya açık olabilir ancak orijinal verileri ifşa etmez.

FHE'nin yaygın uygulama modelleri şunlardır:

1. Dış kaynak kullanımı modeli: Kullanıcı, şifrelenmiş verileri ve hesaplama görevlerini bulut hizmet sağlayıcısına dış kaynak olarak verir, özel bilgi arama gibi senaryolar için uygundur.

2. Tarafların hesaplama modeli: Taraflar kendi özel verilerine sahiptir, FHE aracılığıyla orijinal verileri ifşa etmeden ortak hesaplama yaparlar.

3. Birleştirme Modu: Birden fazla tarafça sağlanan şifrelenmiş verilerin toplanması, federal öğrenme, oylama istatistikleri vb. için kullanılır.

4. İstemci-Sunucu Modu: Sunucu özel AI modelleri sağlar, istemci şifrelenmiş verileri çıkarım yapmak için gönderir.

FHE'nin avantajı, güvenliğinin donanım yerine kriptografik algoritmalara dayanması ve yan kanal saldırılarından etkilenmemesidir. Ancak hesaplama maliyeti oldukça yüksektir, şu anda daha çok lineer hesaplamaya dayalı senaryolarda kullanılmaktadır. Gelecekte özel donanımın gelişimi ile FHE'nin daha fazla alanda uygulanması beklenmektedir.