同態加密

Homomorphic Encryption

加密狀態下運算

詳細解釋

同態加密(Homomorphic Encryption)是允許在加密數據上直接進行計算的密碼學技術,計算結果解密後與明文計算結果相同。

類型:

  • 部分同態(PHE):
  • 只支持加法或乘法
  • RSA、ElGamal是乘法同態
  • Paillier是加法同態
  • 全同態(FHE):
  • 支持任意計算
  • Gentry 2009年首次構造
  • 可計算任何函數
  • 層次同態(LHE):
  • 支持有限深度計算
  • 當前實用主流

應用:

  • 隱私保護機器學習:
  • 加密數據推理
  • 聯邦學習中的安全聚合
  • 醫療數據分析
  • 安全外包計算:
  • 雲端計算不暴露數據
  • 基因組分析

挑戰:

  • 性能:比明文計算慢數千倍
  • 噪音管理:FHE需要噪音控制
  • 密文擴展:密文比明文大得多
  • 計算深度:LHE有計算深度限制

主流方案:

  • Microsoft SEAL:BFV/CKKS方案
  • IBM HELib:BGV方案
  • PALISADE:多種方案
  • TFHE:快速布爾門電路

同態加密是隱私計算的終極解決方案。

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