Chiffrement homomorphe complet : principes et cas d'application
Le chiffrement est généralement divisé en deux types : le chiffrement statique et le chiffrement en transit. Le chiffrement statique permet de stocker les données chiffrées sur des dispositifs matériels ou des serveurs cloud, seuls les personnes autorisées pouvant consulter le contenu déchiffré. Le chiffrement en transit garantit que les données transmises par Internet ne peuvent être interprétées que par le destinataire désigné. Ces deux types de chiffrement reposent sur des algorithmes de chiffrement et garantissent l'intégrité et la confidentialité des données par le biais d'un chiffrement authentifié.
Cependant, certains scénarios de collaboration multipartite nécessitent un traitement complexe des données chiffrées, ce qui relève des technologies de protection de la vie privée, parmi lesquelles le chiffrement homomorphe complet ( FHE ) est une solution importante. Prenons l'exemple du vote en ligne : les électeurs soumettent les résultats de vote chiffrés à l'entité de comptage, qui doit être en mesure de calculer le résultat final sans déchiffrer. Les schémas de chiffrement traditionnels peinent à réaliser ce type de calcul complexe tout en protégeant la vie privée.
Pour résoudre ce type de problème, le chiffrement homomorphe complet est apparu. Le FHE permet d'effectuer des calculs de fonctions directement sur des données chiffrées sans avoir besoin de déchiffrer le texte chiffré, obtenant ainsi le résultat chiffré de la fonction, protégeant ainsi la vie privée. Dans le FHE, la construction mathématique des fonctions est publique, et l'ensemble du processus peut être exécuté dans le cloud sans compromettre la vie privée. Les entrées et les sorties sont des données chiffrées, nécessitant une clé pour déchiffrer.
FHE est un schéma de chiffrement compact, où la taille du texte chiffré des résultats et la charge de travail de déchiffrement dépendent uniquement du texte en clair d'origine, sans dépendre du processus de calcul spécifique. Cela contraste avec les systèmes de chiffrement non compacts qui se contentent de connecter les entrées et le code source des fonctions.
Dans les applications pratiques, le FHE est souvent considéré comme une alternative aux environnements d'exécution sécurisés tels que le TEE. La sécurité du FHE repose sur des algorithmes de chiffrement et ne dépend pas du matériel, il n'est donc pas affecté par les attaques par canaux auxiliaires ou par les attaques sur les serveurs cloud. Pour les scénarios nécessitant l'externalisation des calculs de données sensibles, le FHE est plus sûr et fiable que les machines virtuelles basées sur le cloud ou le TEE.
Les systèmes FHE contiennent généralement plusieurs ensembles de clés :
Clé de déchiffrement : clé principale, utilisée pour déchiffrer les textes chiffrés FHE, généralement générée localement par l'utilisateur et non transmise.
Clé de chiffrement : utilisée pour convertir le texte en clair en texte chiffré, généralement publique en mode de clé publique.
Calcul de la clé : utilisé pour effectuer des opérations homomorphiques sur le texte chiffré, peut être publié publiquement, mais ne peut être utilisé que pour des calculs homomorphiques et non pour déchiffrer le texte chiffré.
La clé de déchiffrement est la plus sensible, le détenteur doit s'assurer que l'ensemble de la chaîne d'opérations homomorphiques est efficace et que le texte chiffré final est sécurisé. Le processus d'opération homomorphique peut être vérifié publiquement pour prévenir les comportements malveillants.
Le FHE a plusieurs modes d'application :
Modèle d'externalisation : externaliser les tâches de calcul à un fournisseur de services cloud, adapté aux scénarios de recherche d'informations privées.
Mode de calcul à deux parties : chaque partie contribue avec des données privées pour effectuer un calcul conjoint, comme le "problème du millionnaire".
Mode d'agrégation : Agrégation des données de plusieurs parties pour effectuer des calculs, applicable à l'apprentissage fédéré, au vote en ligne, etc.
Mode client-serveur : le serveur fournit des services de calcul FHE pour plusieurs clients indépendants, tels que des calculs de modèles d'IA privés.
Pour assurer l'efficacité des résultats de calcul, le FHE utilise généralement des méthodes telles que l'introduction de redondance et la signature numérique. Pour éviter la fuite des variables intermédiaires, on peut limiter l'accès des détenteurs de la clé de déchiffrement aux ciphertexts intermédiaires, ou utiliser le partage secret pour distribuer la clé de déchiffrement.
Le FHE est le type de chiffrement homomorphique le plus flexible, pouvant prendre en charge des tâches de calcul d'une complexité quelconque. Cependant, le FHE est également confronté à un défi technologique lié à l'accumulation de bruit, nécessitant des opérations de bootstrap coûteuses pour contrôler le niveau de bruit. Le développement futur de la technologie FHE devrait jouer un rôle important dans davantage de scénarios de calcul privé.
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ZKProofEnthusiast
· 07-19 22:24
Un nœud de validation axé sur le domaine zk de Kasimir
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TxFailed
· 07-19 16:48
alerte classique de cas limite... le fhe pourrait nous sauver d'un autre cauchemar Celsius pour être honnête
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LightningPacketLoss
· 07-19 16:37
Compris, compris. FHE, c'est comme un sac d'emballage que l'on sait ce qu'il y a à l'intérieur sans l'avoir ouvert.
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TrustlessMaximalist
· 07-19 16:36
Cryptographie cette partie me fait littéralement craquer
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CryptoGoldmine
· 07-19 16:32
Technologie + vie privée, il semble que la sécurité des données dans l'univers de la cryptomonnaie va atteindre un nouveau niveau. Le ROI a du potentiel.
Chiffrement homomorphe complet FHE : une technologie de calcul sur Texte chiffré qui garantit la protection de la vie privée.
Chiffrement homomorphe complet : principes et cas d'application
Le chiffrement est généralement divisé en deux types : le chiffrement statique et le chiffrement en transit. Le chiffrement statique permet de stocker les données chiffrées sur des dispositifs matériels ou des serveurs cloud, seuls les personnes autorisées pouvant consulter le contenu déchiffré. Le chiffrement en transit garantit que les données transmises par Internet ne peuvent être interprétées que par le destinataire désigné. Ces deux types de chiffrement reposent sur des algorithmes de chiffrement et garantissent l'intégrité et la confidentialité des données par le biais d'un chiffrement authentifié.
Cependant, certains scénarios de collaboration multipartite nécessitent un traitement complexe des données chiffrées, ce qui relève des technologies de protection de la vie privée, parmi lesquelles le chiffrement homomorphe complet ( FHE ) est une solution importante. Prenons l'exemple du vote en ligne : les électeurs soumettent les résultats de vote chiffrés à l'entité de comptage, qui doit être en mesure de calculer le résultat final sans déchiffrer. Les schémas de chiffrement traditionnels peinent à réaliser ce type de calcul complexe tout en protégeant la vie privée.
Pour résoudre ce type de problème, le chiffrement homomorphe complet est apparu. Le FHE permet d'effectuer des calculs de fonctions directement sur des données chiffrées sans avoir besoin de déchiffrer le texte chiffré, obtenant ainsi le résultat chiffré de la fonction, protégeant ainsi la vie privée. Dans le FHE, la construction mathématique des fonctions est publique, et l'ensemble du processus peut être exécuté dans le cloud sans compromettre la vie privée. Les entrées et les sorties sont des données chiffrées, nécessitant une clé pour déchiffrer.
FHE est un schéma de chiffrement compact, où la taille du texte chiffré des résultats et la charge de travail de déchiffrement dépendent uniquement du texte en clair d'origine, sans dépendre du processus de calcul spécifique. Cela contraste avec les systèmes de chiffrement non compacts qui se contentent de connecter les entrées et le code source des fonctions.
Dans les applications pratiques, le FHE est souvent considéré comme une alternative aux environnements d'exécution sécurisés tels que le TEE. La sécurité du FHE repose sur des algorithmes de chiffrement et ne dépend pas du matériel, il n'est donc pas affecté par les attaques par canaux auxiliaires ou par les attaques sur les serveurs cloud. Pour les scénarios nécessitant l'externalisation des calculs de données sensibles, le FHE est plus sûr et fiable que les machines virtuelles basées sur le cloud ou le TEE.
Les systèmes FHE contiennent généralement plusieurs ensembles de clés :
Clé de déchiffrement : clé principale, utilisée pour déchiffrer les textes chiffrés FHE, généralement générée localement par l'utilisateur et non transmise.
Clé de chiffrement : utilisée pour convertir le texte en clair en texte chiffré, généralement publique en mode de clé publique.
Calcul de la clé : utilisé pour effectuer des opérations homomorphiques sur le texte chiffré, peut être publié publiquement, mais ne peut être utilisé que pour des calculs homomorphiques et non pour déchiffrer le texte chiffré.
La clé de déchiffrement est la plus sensible, le détenteur doit s'assurer que l'ensemble de la chaîne d'opérations homomorphiques est efficace et que le texte chiffré final est sécurisé. Le processus d'opération homomorphique peut être vérifié publiquement pour prévenir les comportements malveillants.
Le FHE a plusieurs modes d'application :
Pour assurer l'efficacité des résultats de calcul, le FHE utilise généralement des méthodes telles que l'introduction de redondance et la signature numérique. Pour éviter la fuite des variables intermédiaires, on peut limiter l'accès des détenteurs de la clé de déchiffrement aux ciphertexts intermédiaires, ou utiliser le partage secret pour distribuer la clé de déchiffrement.
Le FHE est le type de chiffrement homomorphique le plus flexible, pouvant prendre en charge des tâches de calcul d'une complexité quelconque. Cependant, le FHE est également confronté à un défi technologique lié à l'accumulation de bruit, nécessitant des opérations de bootstrap coûteuses pour contrôler le niveau de bruit. Le développement futur de la technologie FHE devrait jouer un rôle important dans davantage de scénarios de calcul privé.