Introducción a la encriptación completamente homomórfica y escenarios de aplicación

La encriptación completamente homomórfica ( FHE ) es un esquema de encriptación especial que permite realizar cálculos de funciones directamente sobre el texto cifrado sin necesidad de desencriptarlo, protegiendo así la privacidad de los datos. A diferencia de la encriptación estática y la encriptación en tránsito, FHE permite el procesamiento de datos complejos mientras protege la privacidad.

Las principales características de FHE incluyen:

1. Se pueden ejecutar cálculos de funciones arbitrarias sobre el texto cifrado y obtener el resultado encriptado.

2. El proceso de cálculo es público, pero no se filtrarán los datos originales.

3. El tamaño del resultado de salida solo depende de los datos originales, y no de la complejidad del cálculo.

4. La seguridad se basa en algoritmos de encriptación y no depende de dispositivos de hardware.

FHE generalmente utiliza tres tipos de claves:

• Clave de descifrado: clave maestra del sistema, utilizada para descifrar el texto cifrado.
• Clave de encriptación: utilizada para convertir texto plano en texto cifrado.
• Clave de cálculo: utilizada para realizar operaciones homomórficas sobre el texto cifrado.

Los patrones de aplicación comunes de FHE incluyen:

1. Modo de subcontratación: entregar datos sensibles encriptados a un proveedor de servicios en la nube para su procesamiento, aplicable a escenarios como la recuperación de información privada.

2. Modo de cálculo de dos partes: ambas partes contribuyen con datos privados para realizar cálculos conjuntos, como el "problema del millonario".

3. Modo de agregación: agrega datos de múltiples partes de manera compacta, adecuado para el aprendizaje federado, votación en línea, etc.

4. Modo cliente-servidor: el servidor proporciona servicios de computación como modelos de IA privados a múltiples clientes.

Las ventajas de la FHE radican en que puede proteger la privacidad de los datos, al mismo tiempo que permite el procesamiento complejo de datos. Sin embargo, actualmente el costo computacional es alto, lo que requiere una mayor optimización y aceleración de hardware. En el futuro, se espera que la FHE juegue un papel importante en el cálculo privado, el cálculo seguro multiparte y otros campos.