完全準同型暗号技術の紹介と応用シナリオ

完全同型暗号化(FHE)は、復号化せずに暗号文に対して関数計算を行い、その関数の出力の暗号化結果を得ることを許可する特殊な暗号方式であり、データプライバシーを保護します。従来の静的暗号化や伝送中の暗号化とは異なり、FHEは暗号文上で複雑な計算操作を実行できます。

! 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

FHEの典型的な応用シーンはオンライン投票システムです。投票者は自分の投票結果を暗号化して提出でき、中間者はすべての暗号化された投票を収集し、得票数を集計して最終結果を発表しますが、各投票者の具体的な投票内容を解読する必要はありません。これにより、従来の暗号化スキームにおける中間者がすべてのデータを解読して集計する必要がある問題を回避し、プライバシーがより良く保護されます。

! 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

FHEシステムは通常、以下のいくつかの種類の鍵を含みます:

1. 解読鍵: システムの主鍵で、FHE暗号文を解読するために使用され、通常は鍵保有者によってローカルで保管されます。

2. 暗号化鍵:明文を密文に変換するために使用され、公鍵モードでは公開することができます。

3. 鍵の計算: 暗号文に対して同型暗号化を実行するために使用され、公開可能だが暗号文を解読するためには使用できない。

! 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

FHEにはいくつかの一般的な応用モードがあります:

1. アウトソーシングモデル: 機密データを暗号化してクラウドサービスプロバイダーに計算を任せる、PIRなどのシーンに適用されます。

! [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/webp-social/moments-dceb3da8a44ca777783bebcd773b0852.webp0192837465674839201

2. 双方の計算モデル: 双方はそれぞれプライベートデータを提供して共同計算を行う。例えば、"百万長者問題"。

! [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/webp-social/moments-41333f43d9235580b9c51b9901f64c71.webp(

3. アグリゲーションモード: 複数の参加者の暗号化データを集約し、フェデレート学習、投票システムなどに使用します。

! [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/webp-social/moments-7593b4d9d01cef7bfa2279793beb9f49.webp(

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/webp-social/moments-e6325d032d33d9fc18683bdc5dc177e2.webp(

FHEの利点は、安全性が暗号化アルゴリズムに基づいているため、ハードウェアではなく、サイドチャネル攻撃を防ぐことができる点です。しかし、現在は計算コストが高く、広範に利用するためには専用ハードウェアのサポートが必要です。将来的には、技術の進歩に伴い、FHEはプライバシー計算の分野でより大きな役割を果たすことが期待されています。

! [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/webp-social/moments-a37e9e4883a3e188b0c49f33ec7542cc.webp(

! [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/webp-social/moments-7019c4531429877198ffe6b794ca6c0c.webp(

! [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/webp-social/moments-a9346d133b26d0434e9c711e64d01f78.webp(