نظرة عامة على تقنية التشفير المتماثل بالكامل وتحليل سيناريوهات التطبيق

التشفير المتماثل بالكامل ( FHE ) هو تقنية تشفير متقدمة، يسمح بإجراء حسابات مباشرة على البيانات المشفرة دون الحاجة إلى فك التشفير. على عكس التشفير الثابت التقليدي وتشفير النقل، يدعم FHE معالجة البيانات المعقدة مع حماية الخصوصية.

تتمثل الميزة الأساسية للتشفير المتماثل بالكامل (FHE) في إمكانية تنفيذ أي عمليات دالة في حالة النص المشفر، مع بقاء النتائج في شكل مشفر. وهذا يتيح معالجة البيانات الحساسة بشكل آمن في بيئات غير موثوقة، مثل منصات الحوسبة السحابية. تعتمد أمان FHE على خوارزميات التشفير، ولا تعتمد على الأجهزة، مما يمكنها من الحماية الفعالة ضد أنواع مختلفة من هجمات القنوات الجانبية.

عادةً ما يتضمن نظام FHE ثلاثة أنواع من المفاتيح:

1. مفتاح فك التشفير: المفتاح الرئيسي، يستخدم لفك تشفير النتيجة النهائية.
2. مفتاح التشفير: يُستخدم لتشفير البيانات الأصلية.
3. حساب المفتاح: يستخدم لإجراء عمليات التشفير المتماثل على النص المشفر.

للتشفير المتماثل بالكامل عدة أنماط تطبيق:

• نموذج الاستعانة بمصادر خارجية: تسليم البيانات المشفرة إلى طرف ثالث للمعالجة، مناسب لمثل سيناريوهات PIR.
• وضع الحساب بين طرفين: يقوم كل طرف بتقديم بياناته الخاصة لإجراء حساب مشترك.
• وضع التجميع: تجميع بيانات متعددة الأطراف، يُستخدم في التعلم الفيدرالي، التصويت الإلكتروني، وغيرها.
• نمط العميل-الخادم: يقدم الخادم نموذج الذكاء الاصطناعي، ويقدم العميل البيانات الخاصة.

على الرغم من أن FHE يتطلب تكلفة حسابية كبيرة، إلا أنه يتمتع بمزايا فريدة في السيناريوهات التي تتطلب حماية عالية للخصوصية. في المستقبل، مع تطور الأجهزة المخصصة، من المتوقع أن يتم تطبيق FHE بشكل أوسع.

في التطبيقات العملية، يمكن استخدام التشفير المتماثل بالكامل للتحقق من صحة الحساب من خلال إدخال حسابات زائدة، وتوقيعات رقمية، وما إلى ذلك. في نفس الوقت، يمكن استخدام آليات مثل مشاركة المفاتيح للتحكم في صلاحيات فك التشفير. سيؤدي تطوير التشفير المتماثل بالكامل إلى جلب إمكانيات جديدة في مجال حساب الخصوصية.