Kas yra homomorfinis šifravimas?

Koncepciją, vadinamą homomorfiniu šifravimu, kai šifruotu tekstu galima manipuliuoti ir su juo dirbti neiššifruojant, 1978 m. mokslo bendruomenei pirmą kartą pristatė Ronaldas Rivestas, Leonardas Adlemanas ir Michaelas Dertouzosas kaip privatumo homomorfizmas. Semantiškai saugią homomorfinę šifravimo schemą sukūrė ir 1982 m. pasiūlė Shafi Goldwasseris ir Silvio Micali. 2009 m. Craigas Gentry įrodė, kad visiškai homomorfinė šifravimo schema yra įmanoma.

Rivestas, Aldemanas ir Dertouzosas sukūrė savo teoriją apie tai, kad esamos saugos ir šifravimo sistemos labai apriboja galimybę daryti bet ką su duomenimis po to, kai jie užšifruojami ir paverčiami šifruotu tekstu. Nesukūrus homomorfinio sprendimo, duomenų siuntimas ir gavimas iš esmės yra vienintelė funkcija, kurią galima atlikti naudojant užšifruotus duomenis. Didžiausias susirūpinimas buvo susijęs su skaičiavimo lygiu, kurio reikia norint apdoroti užšifruotą užklausą dėl užšifruotų duomenų, ir ar tokio pobūdžio šifravimo schema gali būti pakankamai saugi praktiniam naudojimui.

Atsiradus ir nuolat plečiantis debesų kompiuterijai, labai svarbu sukurti perspektyvų homomorfinį šifravimo metodą. Priešingu atveju rizika yra per didelė, kad duomenis būtų galima patikėti debesų kompiuterijos paslaugų teikėjui, kai tie duomenys turi likti saugūs. Jei paslaugų teikėjas bet kokiu būdu turi prieigą prie iššifruotų duomenų, duomenys gali būti pernelyg lengvai pažeisti. Gentry įrodė, kad tai perspektyvi teorija, nors susirūpinimą kelia laikas, per kurį atliekami skaičiavimai, ir tai, kaip lengvai galima sulaužyti šifravimą.

„Gentry“ sistemoje aprašoma, kaip sukurti šifravimo schemą, kuri leis duomenis saugiai saugoti debesų aplinkoje, kur duomenų savininkas gali panaudoti debesies tiekėjo skaičiavimo galią, kad atliktų nuolat užšifruotų duomenų funkcijas. Jis tai daro trijų etapų procese. Sukurta šifravimo schema, kuri yra „įkraunama“ arba susideda iš šiek tiek homomorfinės šifravimo schemos, kuri gali veikti su savo iššifravimo grandine. Be to, naudojant idealias groteles, sukuriama beveik įkraunama viešojo rakto šifravimo schema. Galiausiai, schemos modifikuojamos, kad būtų supaprastintos, kad būtų galima jas įkelti išlaikant jų gylį.

Šis metodas sukuria visiškai homomorfinę šifravimo schemą, tačiau ji išlieka gana nepraktiška. Homomorfinis šifravimas išsivystė taip, kad būtų daugiausia apsaugotas nuo pasirinktų paprasto teksto atakų, tačiau apsauga nuo pasirinktų šifruoto teksto atakų išlieka problema. Be saugumo problemos, visiškai homomorfinės schemos yra tokios didelės ir sudėtingos, kad laiko veiksnys neleido jas naudoti daugelyje programų. Buvo sukurtos šiek tiek homomorfinės šifravimo sistemos, kad būtų atsižvelgta bent į laiko veiksnį, naudojant tik efektyviausias visiškai homomorfinės šifravimo schemos dalis.