Mã hóa đồng dạng hoàn toàn là một dạng của lược đồ mã hóa cho phép thực hiện các phép tính trên dữ liệu trong khi dữ liệu được mã hóa. Mục tiêu của nó là cho phép thực hiện các phép tính trên các bản mã theo cách mà dữ liệu không bao giờ phải được giải mã cho các bước trung gian trong quá trình tính toán.
Điều này cung cấp chức năng mạnh mẽ cho các trường hợp sử dụng như điện toán đám mây và phân tích dữ liệu lớn, trong đó cần xử lý lượng dữ liệu lớn nhưng thông tin nhạy cảm hoặc độc quyền phải được giữ bí mật với bên thứ ba.
Ý tưởng này nghe có vẻ không thể. Làm sao bạn có thể thực hiện các phép toán (cộng, nhân, v.v.) trên dữ liệu mà không giải mã dữ liệu?
Vấn đề là khóa mã hóa và giải mã là riêng biệt trong các chương trình mã hóa truyền thống và việc thực hiện các thao tác trên dữ liệu được mã hóa đòi hỏi phải giải mã dữ liệu đó trước.
Với mã hóa đồng cấu hoàn toàn (FHE), bạn cũng có khóa mã hóa, nhưng không giống như các lược đồ truyền thống, bạn có thể tính toán trên văn bản thuần túy theo cách tùy ý mà không cần giải mã.
Tính hữu ích của mã hóa đồng cấu
Đây là một thuộc tính cực kỳ hữu ích, cho phép tính toán dữ liệu nhạy cảm mà không tiết lộ cho thực thể thực hiện tính toán.
Ví dụ, hãy xem xét một cơ sở dữ liệu thông tin y tế được mã hóa hoàn toàn đồng hình. Một khóa mã hóa có thể được trao cho bác sĩ, người có thể thực hiện các truy vấn trên cơ sở dữ liệu để xác định xem bệnh nhân có các triệu chứng cụ thể đã được điều trị hay chưa. Điều này cho phép bác sĩ có được thông tin về bệnh nhân của họ mà không cần truy cập vào dữ liệu thực tế trong cơ sở dữ liệu.
FHE khác với các dạng mã hóa đồng cấu khác như thế nào?
Xét về khả năng tính toán trên dữ liệu được mã hóa, mã hóa đồng cấu có nhiều loại khác nhau: mã hóa một phần, mã hóa một phần, mã hóa toàn phần và mã hóa đồng cấu hoàn toàn.
Đồng dạng một phần và đồng dạng phần nào chỉ cho phép một loại hoạt động cụ thể trên dữ liệu được mã hóa, với mức độ lặp lại hạn chế.
Mã hóa đồng dạng hoàn toàn hỗ trợ số lượng thao tác không giới hạn trên dữ liệu được mã hóa. Ngoài ra, thao tác có thể được áp dụng không giới hạn số lần.
Lợi ích của Mã hóa Đồng hình Hoàn toàn
FHE có thể được sử dụng để lưu trữ dữ liệu riêng tư nhạy cảm trên máy chủ của bên thứ ba và vẫn cho phép tính toán trên dữ liệu riêng tư đó trong khi vẫn mã hóa dữ liệu. Người quản trị máy chủ không thể tìm ra những tính toán nào đã được thực hiện trên dữ liệu riêng tư (giả sử triển khai FHE an toàn).
FHE loại bỏ sự đánh đổi giữa khả năng sử dụng dữ liệu và quyền riêng tư của dữ liệu. Quyền riêng tư của dữ liệu được bảo toàn mà không cần phải che giấu hoặc xóa bất kỳ tính năng nào.
Việc triển khai FHE đúng cách có nghĩa là khả năng phục hồi cao trước các cuộc tấn công lượng tử, khiến cho kế hoạch này an toàn với lượng tử.
FHE vẫn đang trong quá trình phát triển và được coi là không khả thi về mặt thương mại nên cần phải tiến hành nhiều nghiên cứu trước khi có thể sử dụng rộng rãi.