التشفير المتماثل بالكامل FHE: مقدمة ومجالات الاستخدام
"التشفير" عادة ما يرتبط بالتشفير الثابت والتشفير أثناء النقل. يقوم التشفير الثابت بتشفير البيانات وتخزينها على أجهزة硬웨어 أو خوادم سحابية، بحيث يمكن فقط للأشخاص المصرح لهم الاطلاع على المحتوى المفكوك. بينما يضمن التشفير أثناء النقل أن البيانات المنقولة عبر الإنترنت يمكن أن يفسرها فقط المستلم المحدد، حتى لو مرت البيانات عبر أجهزة توجيه أو قنوات عامة، فلن يتمكن أي طرف ثالث من فك تشفيرها.
تعتمد كلا السيناريوهين على خوارزميات التشفير، وتضمن أيضًا سلامة البيانات. "التشفير المعتمد" لا يمنع فقط فك التشفير غير المصرح به ( السرية )، بل يمنع أيضًا التلاعب بالبيانات المشفرة ( السلامة/الصدق ).
تتطلب بعض سيناريوهات التعاون المتعدد الأطراف معالجة معقدة للنصوص المشفرة، وهذا ينتمي إلى نطاق تقنيات حماية الخصوصية، حيث يُعتبر التشفير المتماثل بالكامل ( FHE ) أحد هذه التقنيات. على سبيل المثال، في التصويت عبر الإنترنت: يقوم الناخبون بتشفير نتائج التصويت وتقديمها إلى كيان وسيط، يقوم هذا الكيان بتجميع جميع النتائج، وحساب عدد الأصوات لكل مرشح، وفي النهاية يُعلن فقط النتيجة النهائية.
في "خطط التشفير المعتمدة التقليدية"، يحتاج الوسيط الذي يتحمل مسؤولية الإحصاء إلى فك تشفير جميع بيانات التصويت لتنفيذ الإحصاء، مما سيعرض نتائج تصويت الأفراد. على عكس بطاقات الاقتراع الورقية، فإن الآليات التشفيرية التقليدية يصعب عليها فصل بطاقات الاقتراع المشفرة عن هوية الناخب مع ضمان سلامة البيانات.
حل واحد هو إضافة جدران عازلة للأجهزة حول الوسيط في التصويت، مثل بيئة التنفيذ الموثوقة (TEE). ولكن يمكن أن تؤدي الثغرات في الأجهزة إلى تسريب مفاتيح فك التشفير، ومن الصعب إصلاحها.
التشفير المتماثل بالكامل(FHE)يمكن أن يتعامل مع هذا السيناريو. يسمح FHE بإجراء حسابات على النصوص المشفرة مباشرةً، دون الحاجة إلى فك التشفير للحصول على نتائج الحسابات المشفرة، مما يحمي الخصوصية.
في التشفير المتماثل بالكامل، التركيب الرياضي للدالة 𝑓 علني، وبالتالي يمكن تنفيذ عملية معالجة نص مشفر 𝑥 لإنتاج نتيجة 𝑓(𝑥) في السحابة دون الكشف عن الخصوصية. يجب الانتباه إلى أن 𝑥 و 𝑓(𝑥) كلاهما نص مشفر، ويتطلبان مفتاح فك التشفير، وعادة ما يتم استخدام نفس مفتاح فك التشفير.
التشفير المتماثل بالكامل هو نظام تشفير مضغوط, حجم النص المشفر 𝑓(𝑥) و عبء العمل لفك التشفير يعتمد فقط على النص الأصلي للبيانات المدخلة 𝑥, ولا يعتمد على عملية الحساب. وهذا يختلف عن أنظمة التشفير غير المضغوطة, التي ببساطة تربط 𝑥 بمصدر الدالة 𝑓, مما يسمح للمستلم بفك تشفير 𝑥 وإدخال 𝑓 للحساب.
في الممارسة العملية، غالبًا ما يُنظر إلى نمط استئجار FHE كبديل لبيئات التنفيذ الآمنة مثل TEE. تعتمد أمان FHE على خوارزميات التشفير، ولا تعتمد على الأجهزة، وبالتالي فهي غير متأثرة بهجمات القنوات الجانبية السلبية أو هجمات خوادم السحاب. بالنسبة للسيناريوهات التي تتطلب استئجار حسابات البيانات الحساسة، فإن FHE أكثر أمانًا وموثوقية من الأجهزة الافتراضية المعتمدة على السحابة أو TEE.
للكسر نظام FHE المعلومات الخاصة، يجب كسر خوارزميته التشفيرية، وهذا يكاد يكون مستحيلاً في الوقت الحالي. ولكن يمكن للمهاجمين تعديل النتائج الناتجة عن الهجوم النشط على القنوات الجانبية 𝑓(𝑥)، ويمكن تجنب هذا النوع من الهجمات في تصميم FHE من خلال حساب تكرار العمليات.
عادةً ما يستخدم FHE عدة مجموعات من المفاتيح:
مفتاح فك التشفير: المفتاح الرئيسي، يتم إنشاؤه محليًا من قبل المستخدم، ولا يتم نقله أبداً، فقط الحائز يمكنه استخدامه لفك تشفير نصوص FHE المشفرة.
مفتاح التشفير: يستخدم في وضع المفتاح العام لتحويل النص العادي إلى نص مشفر. يُستخدم عندما لا يكون الشخص الذي ينشئ النص المشفر هو حامل المفتاح الرئيسي. يتكون عادة من تشفير الصفر العشوائي، وهو كافٍ لتشفير أي رسالة.
حساب المفتاح: يستخدم لإجراء عمليات التشفير المتماثل على النص المشفر 𝑥، دون الحاجة إلى فك التشفير لتنفيذ حسابات الدوال. يمكن نشره علنًا، ولا يمكن للمستلم إلا إجراء عمليات التشفير المتماثل، ولا يمكنه فك تشفير النص المشفر 𝑥.
حامل مفتاح فك التشفير هو الأكثر حساسية، ويكون مسؤولاً عن ضمان فعالية وأمان سلسلة العمليات المتماثلة بأكملها، وبالتالي الحصول على النتائج النصية النهائية. قد تؤدي العمليات الخبيثة إلى تسريب المفتاح أثناء فك التشفير، ولكن يمكن التحقق من العمليات المتماثلة بشكل علني.
توجد عدة سيناريوهات/أنماط شائعة لـ FHE:
نموذج الاستعانة بمصادر خارجية: تمتلك أليس بيانات خاصة ولكن قدرتها الحسابية محدودة، بينما يمتلك بوب موارد حسابية قوية ولكنه لا يساهم في البيانات الخاصة. تقوم أليس بتشفير معلمات الإدخال وإرسالها إلى بوب، ثم يقوم بوب بإجراء حسابات متماثلة ويعيد النتائج المشفرة. يُستخدم هذا بشكل رئيسي في سيناريوهات استرجاع المعلومات الخاصة PIR(.
![فهم تشغيل التشفير المتماثل بالكامل FHE وتطبيقاته])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-d11dab7bc9be1f62f9bc935ef8d33f93.webp(
نمط حساب الطرفين: يساهم بوب في الحساب ببيانات خاصة. مناسب لتطبيقات التجارة الإلكترونية مثل "مشكلة المليونير".
![فهم وضع التشغيل وتطبيقات التشفير المتماثل بالكامل FHE])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-dceb3da8a44ca777783bebcd773b0852.webp(
نمط التجميع: تحسين نمط الاستعانة بمصادر خارجية، تجميع بيانات عدة مشاركين. يستخدم في التعلم الفيدرالي ونظام التصويت عبر الإنترنت.
![فهم وضع التشغيل وتطبيقات التشفير المتماثل بالكامل FHE])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-41333f43d9235580b9c51b9901f64c71.webp(
نمط العميل-الخادم: نمط الحساب الثنائي المحسن، حيث يقدم الخادم حسابات FHE لعدة عملاء بمفاتيح مستقلة. يستخدم لخدمات حساب نموذج AI الخاص.
![فهم وضعيات تشغيل وتطبيقات التشفير المتماثل بالكامل FHE])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-7593b4d9d01cef7bfa2279793beb9f49.webp(
التشفير المتماثل بالكامل في سيناريوهات التعاون المتعدد الأطراف أسهل في الاستخدام، حيث أن جميع الأطراف لديها دافع للامتثال للبروتوكول. في السيناريوهات غير التعاونية، يمكن إدخال التكرار ) مثل التوقيع المتعدد/الإجماع ( لضمان صحة الحسابات. التوقيع المتماثل بالكامل هو طريقة أخرى لا تتطلب التحقق من طرف ثالث.
لضمان أن المستلم يقوم بفك تشفير النتيجة النهائية فقط، يمكن تقييد وصوله إلى النص المشفر الوسيط، أو استخدام مشاركة سرية لتوزيع مفتاح فك التشفير.
التشفير المتماثل ينقسم إلى التشفير المتماثل الجزئي )PHE(، والتشفير المتماثل المتدرج )LHE(، والتشفير المتماثل بالكامل )FHE(. يمكن أن يدعم FHE أي مهام حسابية، ولا تزيد المعلمات مع زيادة تعقيد المهام. لكن FHE يحتاج إلى تنفيذ عمليات تمهيدية مكلفة بشكل دوري للسيطرة على الضوضاء.
![فهم وضع التشغيل وتطبيقات التشفير المتماثل بالكامل FHE])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-e6325d032d33d9fc18683bdc5dc177e2.webp(
![فهم تشغيل التشفير المتماثل بالكامل FHE وتطبيقاته])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-a37e9e4883a3e188b0c49f33ec7542cc.webp(
![فهم تشغيل وضع التشفير المتماثل بالكامل FHE وتطبيقاته])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-7019c4531429877198ffe6b794ca6c0c.webp(
![فهم التشفير المتماثل بالكامل FHE وأنماط التشغيل وسيناريوهات التطبيق])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-a9346d133b26d0434e9c711e64d01f78.webp(
قد تحتوي هذه الصفحة على محتوى من جهات خارجية، يتم تقديمه لأغراض إعلامية فقط (وليس كإقرارات/ضمانات)، ولا ينبغي اعتباره موافقة على آرائه من قبل Gate، ولا بمثابة نصيحة مالية أو مهنية. انظر إلى إخلاء المسؤولية للحصول على التفاصيل.
تسجيلات الإعجاب 14
أعجبني
14
5
مشاركة
تعليق
0/400
MevHunter
· منذ 10 س
هذا النص المشفر حقًا رائع
شاهد النسخة الأصليةرد0
StealthMoon
· منذ 21 س
تحدثت ثم نمت...
شاهد النسخة الأصليةرد0
ZkProofPudding
· منذ 21 س
لا أحد يفهم هذا الشيء
شاهد النسخة الأصليةرد0
SelfRugger
· منذ 21 س
لاعب زيرو نول آخر～
شاهد النسخة الأصليةرد0
TestnetScholar
· منذ 21 س
لا أستطيع فهمه على الإطلاق... لكنني أرغب في المتابعة بشكل غير مفسر
التشفير المتماثل بالكاملFHE：نجم المستقبل في حماية الخصوصية في Web3
التشفير المتماثل بالكامل FHE: مقدمة ومجالات الاستخدام
"التشفير" عادة ما يرتبط بالتشفير الثابت والتشفير أثناء النقل. يقوم التشفير الثابت بتشفير البيانات وتخزينها على أجهزة硬웨어 أو خوادم سحابية، بحيث يمكن فقط للأشخاص المصرح لهم الاطلاع على المحتوى المفكوك. بينما يضمن التشفير أثناء النقل أن البيانات المنقولة عبر الإنترنت يمكن أن يفسرها فقط المستلم المحدد، حتى لو مرت البيانات عبر أجهزة توجيه أو قنوات عامة، فلن يتمكن أي طرف ثالث من فك تشفيرها.
تعتمد كلا السيناريوهين على خوارزميات التشفير، وتضمن أيضًا سلامة البيانات. "التشفير المعتمد" لا يمنع فقط فك التشفير غير المصرح به ( السرية )، بل يمنع أيضًا التلاعب بالبيانات المشفرة ( السلامة/الصدق ).
تتطلب بعض سيناريوهات التعاون المتعدد الأطراف معالجة معقدة للنصوص المشفرة، وهذا ينتمي إلى نطاق تقنيات حماية الخصوصية، حيث يُعتبر التشفير المتماثل بالكامل ( FHE ) أحد هذه التقنيات. على سبيل المثال، في التصويت عبر الإنترنت: يقوم الناخبون بتشفير نتائج التصويت وتقديمها إلى كيان وسيط، يقوم هذا الكيان بتجميع جميع النتائج، وحساب عدد الأصوات لكل مرشح، وفي النهاية يُعلن فقط النتيجة النهائية.
في "خطط التشفير المعتمدة التقليدية"، يحتاج الوسيط الذي يتحمل مسؤولية الإحصاء إلى فك تشفير جميع بيانات التصويت لتنفيذ الإحصاء، مما سيعرض نتائج تصويت الأفراد. على عكس بطاقات الاقتراع الورقية، فإن الآليات التشفيرية التقليدية يصعب عليها فصل بطاقات الاقتراع المشفرة عن هوية الناخب مع ضمان سلامة البيانات.
حل واحد هو إضافة جدران عازلة للأجهزة حول الوسيط في التصويت، مثل بيئة التنفيذ الموثوقة (TEE). ولكن يمكن أن تؤدي الثغرات في الأجهزة إلى تسريب مفاتيح فك التشفير، ومن الصعب إصلاحها.
التشفير المتماثل بالكامل(FHE)يمكن أن يتعامل مع هذا السيناريو. يسمح FHE بإجراء حسابات على النصوص المشفرة مباشرةً، دون الحاجة إلى فك التشفير للحصول على نتائج الحسابات المشفرة، مما يحمي الخصوصية.
في التشفير المتماثل بالكامل، التركيب الرياضي للدالة 𝑓 علني، وبالتالي يمكن تنفيذ عملية معالجة نص مشفر 𝑥 لإنتاج نتيجة 𝑓(𝑥) في السحابة دون الكشف عن الخصوصية. يجب الانتباه إلى أن 𝑥 و 𝑓(𝑥) كلاهما نص مشفر، ويتطلبان مفتاح فك التشفير، وعادة ما يتم استخدام نفس مفتاح فك التشفير.
التشفير المتماثل بالكامل هو نظام تشفير مضغوط, حجم النص المشفر 𝑓(𝑥) و عبء العمل لفك التشفير يعتمد فقط على النص الأصلي للبيانات المدخلة 𝑥, ولا يعتمد على عملية الحساب. وهذا يختلف عن أنظمة التشفير غير المضغوطة, التي ببساطة تربط 𝑥 بمصدر الدالة 𝑓, مما يسمح للمستلم بفك تشفير 𝑥 وإدخال 𝑓 للحساب.
في الممارسة العملية، غالبًا ما يُنظر إلى نمط استئجار FHE كبديل لبيئات التنفيذ الآمنة مثل TEE. تعتمد أمان FHE على خوارزميات التشفير، ولا تعتمد على الأجهزة، وبالتالي فهي غير متأثرة بهجمات القنوات الجانبية السلبية أو هجمات خوادم السحاب. بالنسبة للسيناريوهات التي تتطلب استئجار حسابات البيانات الحساسة، فإن FHE أكثر أمانًا وموثوقية من الأجهزة الافتراضية المعتمدة على السحابة أو TEE.
للكسر نظام FHE المعلومات الخاصة، يجب كسر خوارزميته التشفيرية، وهذا يكاد يكون مستحيلاً في الوقت الحالي. ولكن يمكن للمهاجمين تعديل النتائج الناتجة عن الهجوم النشط على القنوات الجانبية 𝑓(𝑥)، ويمكن تجنب هذا النوع من الهجمات في تصميم FHE من خلال حساب تكرار العمليات.
عادةً ما يستخدم FHE عدة مجموعات من المفاتيح:
مفتاح فك التشفير: المفتاح الرئيسي، يتم إنشاؤه محليًا من قبل المستخدم، ولا يتم نقله أبداً، فقط الحائز يمكنه استخدامه لفك تشفير نصوص FHE المشفرة.
مفتاح التشفير: يستخدم في وضع المفتاح العام لتحويل النص العادي إلى نص مشفر. يُستخدم عندما لا يكون الشخص الذي ينشئ النص المشفر هو حامل المفتاح الرئيسي. يتكون عادة من تشفير الصفر العشوائي، وهو كافٍ لتشفير أي رسالة.
حساب المفتاح: يستخدم لإجراء عمليات التشفير المتماثل على النص المشفر 𝑥، دون الحاجة إلى فك التشفير لتنفيذ حسابات الدوال. يمكن نشره علنًا، ولا يمكن للمستلم إلا إجراء عمليات التشفير المتماثل، ولا يمكنه فك تشفير النص المشفر 𝑥.
حامل مفتاح فك التشفير هو الأكثر حساسية، ويكون مسؤولاً عن ضمان فعالية وأمان سلسلة العمليات المتماثلة بأكملها، وبالتالي الحصول على النتائج النصية النهائية. قد تؤدي العمليات الخبيثة إلى تسريب المفتاح أثناء فك التشفير، ولكن يمكن التحقق من العمليات المتماثلة بشكل علني.
توجد عدة سيناريوهات/أنماط شائعة لـ FHE:
![فهم تشغيل التشفير المتماثل بالكامل FHE وتطبيقاته])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-d11dab7bc9be1f62f9bc935ef8d33f93.webp(
![فهم وضع التشغيل وتطبيقات التشفير المتماثل بالكامل FHE])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-dceb3da8a44ca777783bebcd773b0852.webp(
![فهم وضع التشغيل وتطبيقات التشفير المتماثل بالكامل FHE])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-41333f43d9235580b9c51b9901f64c71.webp(
![فهم وضعيات تشغيل وتطبيقات التشفير المتماثل بالكامل FHE])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-7593b4d9d01cef7bfa2279793beb9f49.webp(
التشفير المتماثل بالكامل في سيناريوهات التعاون المتعدد الأطراف أسهل في الاستخدام، حيث أن جميع الأطراف لديها دافع للامتثال للبروتوكول. في السيناريوهات غير التعاونية، يمكن إدخال التكرار ) مثل التوقيع المتعدد/الإجماع ( لضمان صحة الحسابات. التوقيع المتماثل بالكامل هو طريقة أخرى لا تتطلب التحقق من طرف ثالث.
لضمان أن المستلم يقوم بفك تشفير النتيجة النهائية فقط، يمكن تقييد وصوله إلى النص المشفر الوسيط، أو استخدام مشاركة سرية لتوزيع مفتاح فك التشفير.
التشفير المتماثل ينقسم إلى التشفير المتماثل الجزئي )PHE(، والتشفير المتماثل المتدرج )LHE(، والتشفير المتماثل بالكامل )FHE(. يمكن أن يدعم FHE أي مهام حسابية، ولا تزيد المعلمات مع زيادة تعقيد المهام. لكن FHE يحتاج إلى تنفيذ عمليات تمهيدية مكلفة بشكل دوري للسيطرة على الضوضاء.
![فهم وضع التشغيل وتطبيقات التشفير المتماثل بالكامل FHE])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-e6325d032d33d9fc18683bdc5dc177e2.webp(
![فهم تشغيل التشفير المتماثل بالكامل FHE وتطبيقاته])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-a37e9e4883a3e188b0c49f33ec7542cc.webp(
![فهم تشغيل وضع التشفير المتماثل بالكامل FHE وتطبيقاته])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-7019c4531429877198ffe6b794ca6c0c.webp(
![فهم التشفير المتماثل بالكامل FHE وأنماط التشغيل وسيناريوهات التطبيق])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-a9346d133b26d0434e9c711e64d01f78.webp(