Chiffrement homomorphe complet : Introduction et cas d'utilisation

Le chiffrement homomorphe complet ( FHE ) est un schéma de chiffrement spécial qui permet de calculer directement sur des données chiffrées sans déchiffrement, obtenant ainsi le résultat chiffré de la fonction, protégeant ainsi la vie privée des données. Contrairement au chiffrement statique et au chiffrement de transport, le FHE peut effectuer des traitements complexes sur des données chiffrées, ce qui le rend adapté aux scénarios de protection de la vie privée dans la collaboration multi-parties.

L'avantage du FHE réside dans le fait que sa sécurité repose sur des algorithmes de chiffrement, sans dépendre des dispositifs matériels, et n'est donc pas affectée par des attaques par canaux auxiliaires ou par des attaques sur des serveurs cloud. Bien que le FHE présente également des problèmes d'extensibilité générale, ceux-ci peuvent être contournés par le calcul redondant.

FHE comprend généralement plusieurs ensembles de clés :

1. Clé de déchiffrement : clé principale, utilisée pour déchiffrer le texte chiffré FHE, ne doit pas être transmise à l'extérieur.

2. Clé de chiffrement : utilisée pour convertir le texte en clair en texte chiffré, elle est généralement publique en mode de clé publique.

3. Calculer la clé : utilisée pour effectuer des opérations homomorphiques sur le texte chiffré, peut être publiée publiquement.

Il existe plusieurs modèles d'application courants pour le chiffrement homomorphe complet :

1. Modèle de sous-traitance : externaliser les tâches de calcul vers des serveurs cloud pour protéger la vie privée des données.

2. Mode de calcul à deux parties : les deux parties calculent ensemble mais ne divulguent pas leurs données privées respectives.

3. Mode agrégé : Agrégation des données de plusieurs parties pour effectuer des calculs, tels que l'apprentissage fédéré et le vote en ligne.

4. Mode client-serveur : le serveur fournit des services de calcul FHE à plusieurs clients.

Le principal défi du chiffrement homomorphe complet (FHE) est le coût de calcul élevé, il est actuellement principalement utilisé dans des scénarios de calcul linéaire tels que le PIR. À l'avenir, avec le développement de matériel spécialisé, le FHE devrait trouver des applications dans davantage de domaines.