Giới thiệu công nghệ mã hóa đồng cấu hoàn toàn và các trường hợp ứng dụng

mã hóa đồng cấu hoàn toàn(FHE) là một phương án mã hóa đặc biệt, cho phép thực hiện tính toán hàm trực tiếp trên dữ liệu mã hóa mà không cần giải mã, từ đó bảo vệ quyền riêng tư dữ liệu. Khác với mã hóa tĩnh truyền thống và mã hóa truyền tải, FHE có thể thực hiện các xử lý phức tạp trên dữ liệu mã hóa, phù hợp với các tình huống bảo vệ quyền riêng tư trong hợp tác nhiều bên.

Một ứng dụng điển hình của FHE là hệ thống bỏ phiếu trực tuyến. Cử tri có thể mã hóa kết quả bỏ phiếu của mình và gửi cho tổ chức trung gian, tổ chức này có thể trực tiếp thống kê dữ liệu đã được mã hóa, sau khi có kết quả cuối cùng thì giải mã và công bố, toàn bộ quy trình không cần tiếp xúc với dữ liệu văn bản rõ. So với các giải pháp dựa vào bên thứ ba đáng tin cậy hoặc cách ly phần cứng, FHE cung cấp đảm bảo an ninh hoàn toàn ở cấp độ phần mềm.

Hệ thống FHE thường bao gồm các loại khóa sau:

1. Khóa giải mã: Khóa chính, được sử dụng để giải mã mật mã FHE, thường chỉ được người dùng giữ cục bộ.

2. Mã hóa khóa: dùng để chuyển đổi văn bản rõ thành văn bản mã, có thể công khai trong chế độ khóa công.

3. Tính toán khóa: dùng để thực hiện các phép toán đồng cấu trên dữ liệu mã hóa, có thể công khai nhưng không làm lộ dữ liệu gốc.

Các mô hình ứng dụng phổ biến của FHE bao gồm:

1. Mô hình thuê ngoài: Người dùng sẽ mã hóa dữ liệu và nhiệm vụ tính toán cho nhà cung cấp dịch vụ đám mây, phù hợp với các tình huống như tìm kiếm thông tin riêng tư.

2. Mô hình tính toán của hai bên: Cả hai bên đều sở hữu dữ liệu riêng tư, thông qua mã hóa đồng cấu hoàn toàn (FHE) để thực hiện tính toán chung mà không tiết lộ dữ liệu gốc.

3. Chế độ tổng hợp: Tóm tắt dữ liệu mã hóa do nhiều bên cung cấp, dùng cho học tập liên bang, thống kê bỏ phiếu, v.v.

4. Mô hình máy khách - máy chủ: Máy chủ cung cấp mô hình AI riêng tư, máy khách gửi dữ liệu mã hóa để thực hiện suy diễn.

Lợi ích của FHE nằm ở chỗ độ an toàn dựa trên các thuật toán mã hóa chứ không phải phần cứng, không bị ảnh hưởng bởi các cuộc tấn công kênh bên. Tuy nhiên, chi phí tính toán tương đối lớn, hiện tại chủ yếu được sử dụng trong các tình huống tập trung vào tính toán tuyến tính. Trong tương lai, với sự phát triển của phần cứng chuyên dụng, FHE hy vọng sẽ được áp dụng trong nhiều lĩnh vực hơn.