encriptação totalmente homomórfica: Introdução e cenários de aplicação

A encriptação totalmente homomórfica ( FHE ) é um esquema de encriptação especial que permite realizar cálculos diretamente sobre o texto cifrado sem a necessidade de o decifrar, obtendo o resultado cifrado da função, protegendo assim a privacidade dos dados. Ao contrário da encriptação estática e da encriptação em trânsito, a FHE pode executar processamentos complexos sobre o texto cifrado, sendo adequada para cenários de proteção de privacidade em colaboração entre múltiplas partes.

A vantagem da FHE está no fato de sua segurança ser baseada em algoritmos de encriptação, não dependendo de dispositivos de hardware, portanto não é afetada por ataques de canal lateral ou por ataques a servidores em nuvem. Embora a FHE também apresente problemas de extensibilidade geral, esses podem ser contornados através de redundância computacional.

A FHE geralmente inclui vários conjuntos de chaves:

1. Chave de decriptação: chave principal, usada para decriptar a cifra FHE, não é transmitida externamente.

2. Chave de encriptação: utilizada para converter texto claro em texto cifrado, normalmente é pública no modo de chave pública.

3. Cálculo da chave: usado para realizar operações homomórficas sobre o texto cifrado, pode ser publicado publicamente.

FHE tem vários padrões de aplicação comuns:

1. Modelo de outsourcing: externalizar tarefas de computação para servidores em nuvem, protegendo a privacidade dos dados.

2. Modo de cálculo entre duas partes: ambas as partes calculam em conjunto, mas não revelam os seus dados privados.

3. Modo de agregação: Agregar dados de várias partes para cálculo, como aprendizagem federada e votação online.

4. Modo cliente-servidor: o servidor fornece serviços de cálculo FHE para múltiplos clientes.

O principal desafio da encriptação totalmente homomórfica (FHE) é o alto custo computacional, sendo atualmente utilizada principalmente em cenários de cálculo linear, como PIR. No futuro, com o desenvolvimento de hardware especializado, espera-se que a FHE seja aplicada em mais áreas.