تستخدم تقنيات التشفير عادةً لحماية البيانات الثابتة وبيانات النقل. يتم تخزين البيانات المشفرة بعد تشفيرها ، ولا يمكن الوصول إلى النص الواضح بعد فك التشفير إلا من قبل المخولين. يضمن التشفير أثناء النقل أن البيانات المنقولة عبر الشبكة يمكن أن تُفهم فقط من قبل المستلم المحدد، حتى لو تم اعتراضها فلا يمكن فك تشفيرها. تعتمد هاتان الحالتان على خوارزميات التشفير، ويجب أيضًا ضمان سلامة البيانات لمنع التلاعب بها.
في بعض سيناريوهات التعاون المتعدد الأطراف، يلزم إجراء معالجة معقدة للبيانات المشفرة، مما يتطلب تقنيات حماية الخصوصية، والتشفير المتماثل بالكامل ( FHE ) هو أحد هذه التقنيات. على سبيل المثال، في التصويت عبر الإنترنت، يقوم الناخبون بتشفير نتائج تصويتهم ثم تقديمها إلى الطرف الوسيط، الذي يقوم بجمع جميع البيانات المشفرة وحساب النتيجة النهائية ونشرها، ولكن لا يمكنه رؤية محتوى التصويت الفردي.
تواجه حلول التشفير التقليدية صعوبة في تحقيق هذا الهدف، لأن المراقبين يحتاجون إلى فك تشفير كافة البيانات من أجل عد الأصوات، مما يكشف عن نتائج التصويت الشخصية. يمكن أن توفر الجدران العازلة للأجهزة مثل TEE بعض الحماية، ولكن قد توجد ثغرات تؤدي إلى تسرب المفاتيح.
يسمح التشفير المتماثل بالكامل (FHE) بإجراء حسابات على النص المشفر مباشرةً، دون الحاجة إلى فك التشفير للحصول على نتائج حسابية مشفرة، مما يحمي الخصوصية. FHE هو مخطط تشفير مدمج، حيث تعتمد حجم النص المشفر لنتائج الإخراج وتعقيد فك التشفير فقط على المدخلات الأصلية، ولا تعتمد على عملية الحساب. غالبًا ما يُعتبر FHE بديلاً للبيئات الآمنة مثل TEE، حيث تعتمد أمانه على الخوارزميات التشفيرية بدلاً من الأجهزة.
عادة ما يتضمن نظام FHE عدة أنواع من المفاتيح:
مفتاح فك التشفير: المفتاح الرئيسي، يستخدم لفك تشفير النصوص المشفرة بالتشفير المتماثل بالكامل، وعادة ما يحتفظ به فقط من قبل الحامل.
التشفير المفتاح: يستخدم لتحويل النص العادي إلى نص مشفر، يتم نشره في وضع المفتاح العام.
مفتاح الحساب: يستخدم لإجراء العمليات المتماثلة على النص المشفر، يمكن أن يكون علنياً ولكن لا يمكن استخدامه لفك التشفير.
توجد عدة أنماط تطبيق شائعة لـ FHE:
نموذج الاستعانة بمصادر خارجية: الاستعانة بمصادر خارجية لمهام الحساب إلى السحابة، ولكن حماية خصوصية بيانات الإدخال.
نمط الحساب بين الطرفين: يساهم كلا الطرفين ببيانات خاصة لإجراء الحساب، ولكن دون الكشف عن خصوصيات بعضهما.
نمط التجميع: تجميع بيانات متعددة الأطراف، تُستخدم في التعلم الفيدرالي، التصويت عبر الإنترنت، وغيرها.
نمط العميل-الخادم: يقدم الخادم خدمات حساب نموذج الذكاء الاصطناعي الخاص لعدة عملاء.
يمكن لـ FHE ضمان صحة نتائج الحساب من خلال إدخال أساليب مثل التكرار والتوقيعات الرقمية للتحقق. يمكن أن تمنع إدارة مفاتيح فك التشفير الموزعة فك تشفير النتائج الوسيطة. تشمل FHE التشفير المتماثل الجزئي، والتشفير المتماثل الهرمي، والتشفير المتماثل بالكامل، حيث يعد التشفير المتماثل بالكامل هو الأقوى، ولكنه يتطلب تنفيذ عمليات تمهيد مكلفة بشكل دوري للتحكم في الضوضاء.
قد تحتوي هذه الصفحة على محتوى من جهات خارجية، يتم تقديمه لأغراض إعلامية فقط (وليس كإقرارات/ضمانات)، ولا ينبغي اعتباره موافقة على آرائه من قبل Gate، ولا بمثابة نصيحة مالية أو مهنية. انظر إلى إخلاء المسؤولية للحصول على التفاصيل.
التشفير المتماثل بالكامل FHE: تقنية عمليات النص المشفر لحماية الخصوصية
التشفير المتماثل بالكامل: مفهوم تقديمه وتطبيقاته
تستخدم تقنيات التشفير عادةً لحماية البيانات الثابتة وبيانات النقل. يتم تخزين البيانات المشفرة بعد تشفيرها ، ولا يمكن الوصول إلى النص الواضح بعد فك التشفير إلا من قبل المخولين. يضمن التشفير أثناء النقل أن البيانات المنقولة عبر الشبكة يمكن أن تُفهم فقط من قبل المستلم المحدد، حتى لو تم اعتراضها فلا يمكن فك تشفيرها. تعتمد هاتان الحالتان على خوارزميات التشفير، ويجب أيضًا ضمان سلامة البيانات لمنع التلاعب بها.
في بعض سيناريوهات التعاون المتعدد الأطراف، يلزم إجراء معالجة معقدة للبيانات المشفرة، مما يتطلب تقنيات حماية الخصوصية، والتشفير المتماثل بالكامل ( FHE ) هو أحد هذه التقنيات. على سبيل المثال، في التصويت عبر الإنترنت، يقوم الناخبون بتشفير نتائج تصويتهم ثم تقديمها إلى الطرف الوسيط، الذي يقوم بجمع جميع البيانات المشفرة وحساب النتيجة النهائية ونشرها، ولكن لا يمكنه رؤية محتوى التصويت الفردي.
تواجه حلول التشفير التقليدية صعوبة في تحقيق هذا الهدف، لأن المراقبين يحتاجون إلى فك تشفير كافة البيانات من أجل عد الأصوات، مما يكشف عن نتائج التصويت الشخصية. يمكن أن توفر الجدران العازلة للأجهزة مثل TEE بعض الحماية، ولكن قد توجد ثغرات تؤدي إلى تسرب المفاتيح.
يسمح التشفير المتماثل بالكامل (FHE) بإجراء حسابات على النص المشفر مباشرةً، دون الحاجة إلى فك التشفير للحصول على نتائج حسابية مشفرة، مما يحمي الخصوصية. FHE هو مخطط تشفير مدمج، حيث تعتمد حجم النص المشفر لنتائج الإخراج وتعقيد فك التشفير فقط على المدخلات الأصلية، ولا تعتمد على عملية الحساب. غالبًا ما يُعتبر FHE بديلاً للبيئات الآمنة مثل TEE، حيث تعتمد أمانه على الخوارزميات التشفيرية بدلاً من الأجهزة.
عادة ما يتضمن نظام FHE عدة أنواع من المفاتيح:
توجد عدة أنماط تطبيق شائعة لـ FHE:
يمكن لـ FHE ضمان صحة نتائج الحساب من خلال إدخال أساليب مثل التكرار والتوقيعات الرقمية للتحقق. يمكن أن تمنع إدارة مفاتيح فك التشفير الموزعة فك تشفير النتائج الوسيطة. تشمل FHE التشفير المتماثل الجزئي، والتشفير المتماثل الهرمي، والتشفير المتماثل بالكامل، حيث يعد التشفير المتماثل بالكامل هو الأقوى، ولكنه يتطلب تنفيذ عمليات تمهيد مكلفة بشكل دوري للتحكم في الضوضاء.