# 完全準同型暗号化: 概念とアプリケーションシナリオの紹介暗号化技術は通常、静的データと伝送中のデータの安全を保護するために使用されます。静的暗号化はデータを暗号化して保存し、許可された者のみが復号化された平文にアクセスできます。伝送暗号化はネットワーク伝送中のデータが指定された受信者のみが解読できるようにし、たとえ傍受されても解読できないようにします。これらの二つのシナリオは暗号化アルゴリズムに依存しており、同時にデータの完全性を保証し、改ざんを防ぐ必要があります。特定の多者協力シーンでは、暗号文に対して複雑な処理が必要となり、これにはプライバシー保護技術が関与します。完全同型暗号化(FHE)はその一例です。例えば、オンライン投票では、有権者が投票結果を暗号化して中間者に提出し、後者がすべての暗号文を集計して最終結果を計算し公表しますが、個々の投票内容は見ることができません。! [完全準同型暗号化FHEの動作モードとアプリケーションシナリオを1つの記事で読む](https://img-cdn.gateio.im/social/moments-d0ef065f73a9fd408039cbfcc3ca7138)従来の暗号化スキームはこの目標を達成するのが難しい。なぜなら、統計者はすべてのデータを復号化して投票をカウントする必要があり、個人の投票結果が露呈してしまうからだ。ハードウェアの隔離壁であるTEEは一定の保護を提供できるが、キーの漏洩を引き起こす脆弱性が存在する可能性がある。FHEは暗号文に直接関数計算を行うことを許可し、解読せずに暗号化された計算結果を得ることができ、プライバシーを保護します。FHEはコンパクトな暗号化スキームであり、出力結果の暗号文のサイズと解読の複雑さは、元の入力にのみ依存し、計算プロセスには依存しません。FHEは通常、TEEなどの安全な環境の代替手段と見なされ、その安全性はハードウェアではなく暗号学的アルゴリズムに基づいています。! [完全準同型暗号化FHEの動作モードとアプリケーションシナリオを1つの記事で読む](https://img-cdn.gateio.im/social/moments-e3e0ce9b630ec487152f37b7a7d50094)FHEシステムは通常、いくつかの種類の鍵を含みます:- 復号鍵: 主鍵, FHE暗号文を復号するために使用され、通常は保有者のみが保管します。- 暗号化鍵:明文を密文に変換するために使用され、公衆鍵モードで公開される。- 計算鍵:暗号文に同型暗号化を行うために使用され、公開可能だが復号化には使用できない。! [完全準同型暗号化FHEの動作モードとアプリケーションシナリオを1つの記事で読む](https://img-cdn.gateio.im/social/moments-d11dab7bc9be1f62f9bc935ef8d33f93)FHEにはいくつかの一般的な応用パターンがあります:1. アウトソーシングモデル:計算タスクをクラウドにアウトソーシングするが、入力データのプライバシーを保護する。! [完全準同型暗号化FHEの動作モードとアプリケーションシナリオを1つの記事で読む](https://img-cdn.gateio.im/social/moments-dceb3da8a44ca777783bebcd773b085201928374656748392012. 両者の計算モデル: 両者がプライベートデータを提供して計算を行うが、お互いのプライバシーは漏らさない。! [完全準同型暗号化FHEの動作モードとアプリケーションシナリオを1つの記事で読む])https://img-cdn.gateio.im/social/moments-41333f43d9235580b9c51b9901f64c71(3. アグリゲーションモード: マルチパーティデータアグリゲーション、フェデラルラーニング、オンライン投票などに適用されます。! [完全準同型暗号化FHEの動作モードとアプリケーションシナリオを1つの記事で読む])https://img-cdn.gateio.im/social/moments-7593b4d9d01cef7bfa2279793beb9f49(4. クライアント-サーバーモード:サーバーは複数のクライアントにプライベートAIモデル計算サービスを提供します。! [完全準同型暗号化FHEの動作モードとアプリケーションシナリオを1つの記事で読む])https://img-cdn.gateio.im/social/moments-e6325d032d33d9fc18683bdc5dc177e2(FHEは計算結果の正確性を確保するために、冗長性やデジタル署名などの手段を導入して検証します。復号鍵の分散管理により、中間結果が復号されるのを防ぎます。FHEには部分同型暗号化、階層同型暗号化、完全同型暗号化が含まれ、完全同型暗号化が最も強力ですが、ノイズを制御するために定期的にコストのかかるブートストラップ操作を実行する必要があります。! [完全準同型暗号化FHEの動作モードとアプリケーションシナリオを1つの記事で読む])https://img-cdn.gateio.im/social/moments-a37e9e4883a3e188b0c49f33ec7542cc(! [完全準同型暗号化FHEの動作モードとアプリケーションシナリオを1つの記事で読む])https://img-cdn.gateio.im/social/moments-7019c4531429877198ffe6b794ca6c0c(! [完全準同型暗号化FHEの動作モードとアプリケーションシナリオを1つの記事で読む])https://img-cdn.gateio.im/social/moments-a9346d133b26d0434e9c711e64d01f78(
完全準同型暗号FHE:プライバシー保護暗号文計算技術
完全準同型暗号化: 概念とアプリケーションシナリオの紹介
暗号化技術は通常、静的データと伝送中のデータの安全を保護するために使用されます。静的暗号化はデータを暗号化して保存し、許可された者のみが復号化された平文にアクセスできます。伝送暗号化はネットワーク伝送中のデータが指定された受信者のみが解読できるようにし、たとえ傍受されても解読できないようにします。これらの二つのシナリオは暗号化アルゴリズムに依存しており、同時にデータの完全性を保証し、改ざんを防ぐ必要があります。
特定の多者協力シーンでは、暗号文に対して複雑な処理が必要となり、これにはプライバシー保護技術が関与します。完全同型暗号化(FHE)はその一例です。例えば、オンライン投票では、有権者が投票結果を暗号化して中間者に提出し、後者がすべての暗号文を集計して最終結果を計算し公表しますが、個々の投票内容は見ることができません。
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従来の暗号化スキームはこの目標を達成するのが難しい。なぜなら、統計者はすべてのデータを復号化して投票をカウントする必要があり、個人の投票結果が露呈してしまうからだ。ハードウェアの隔離壁であるTEEは一定の保護を提供できるが、キーの漏洩を引き起こす脆弱性が存在する可能性がある。
FHEは暗号文に直接関数計算を行うことを許可し、解読せずに暗号化された計算結果を得ることができ、プライバシーを保護します。FHEはコンパクトな暗号化スキームであり、出力結果の暗号文のサイズと解読の複雑さは、元の入力にのみ依存し、計算プロセスには依存しません。FHEは通常、TEEなどの安全な環境の代替手段と見なされ、その安全性はハードウェアではなく暗号学的アルゴリズムに基づいています。
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FHEシステムは通常、いくつかの種類の鍵を含みます:
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FHEにはいくつかの一般的な応用パターンがあります:
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FHEは計算結果の正確性を確保するために、冗長性やデジタル署名などの手段を導入して検証します。復号鍵の分散管理により、中間結果が復号されるのを防ぎます。FHEには部分同型暗号化、階層同型暗号化、完全同型暗号化が含まれ、完全同型暗号化が最も強力ですが、ノイズを制御するために定期的にコストのかかるブートストラップ操作を実行する必要があります。
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