encriptación completamente homomórfica: Introducción y casos de uso

La encriptación completamente homomórfica ( FHE ) es un esquema de encriptación especial que permite realizar cálculos directamente sobre el texto cifrado sin necesidad de desencriptarlo, obteniendo así el resultado encriptado de la función, protegiendo la privacidad de los datos. A diferencia de la encriptación estática y la encriptación en tránsito, FHE puede realizar procesamiento complejo sobre el texto cifrado, siendo adecuada para escenarios de protección de la privacidad en colaboración entre múltiples partes.

La ventaja de la FHE radica en que su seguridad se basa en algoritmos de encriptación, sin depender de dispositivos de hardware, por lo que no se ve afectada por ataques de canal lateral o ataques a servidores en la nube. Aunque la FHE también presenta problemas de escalabilidad general, se pueden evitar mediante la redundancia computacional.

FHE generalmente incluye varios conjuntos de claves:

1. Clave de descifrado: clave maestra, utilizada para descifrar el texto cifrado FHE, no se transmite al exterior.

2. Clave de encriptación: utilizada para convertir texto plano en texto cifrado, en el modo de clave pública suele ser pública.

3. Cálculo de la clave: se utiliza para realizar operaciones homomórficas sobre el texto cifrado y se puede publicar públicamente.

FHE tiene varios patrones de aplicación comunes:

1. Modelo de externalización: externalizar tareas de cálculo a servidores en la nube, protegiendo la privacidad de los datos.

2. Modo de cálculo de dos partes: ambas partes calculan conjuntamente pero no revelan sus datos privados.

3. Modo de agregación: Agregar datos de múltiples partes para realizar cálculos, como el aprendizaje federal y la votación en línea.

4. Modo cliente-servidor: el servidor proporciona servicios de cálculo FHE para múltiples clientes.

El principal desafío de la encriptación completamente homomórfica (FHE) es el alto costo computacional, que actualmente se utiliza principalmente en escenarios de cálculo lineal como PIR. En el futuro, con el desarrollo de hardware especializado, se espera que la FHE se aplique en más áreas.