Was ist eine vollständig homomorphe Verschlüsselung?
Die vollständig homomorphe Verschlüsselung ist eine Form des Verschlüsselungsschemas, die es ermöglicht, Berechnungen an Daten durchzuführen, während diese verschlüsselt sind. Sein Ziel ist es, Berechnungen über Chiffretexte so zu ermöglichen, dass diese während der Berechnung nie für Zwischenschritte entschlüsselt werden müssen.
Dies bietet leistungsstarke Funktionen für Anwendungsfälle wie Cloud Computing und Big-Data-Analysen, bei denen die Verarbeitung großer Datenmengen erforderlich ist, sensible oder geschützte Informationen jedoch vor Dritten geheim gehalten werden müssen.
Diese Idee klingt unmöglich. Wie können Sie Operationen (Addition, Multiplikation usw.) an Daten durchführen, ohne sie zu entschlüsseln?
Das Problem besteht darin, dass die Schlüssel für die Verschlüsselung und Entschlüsselung in herkömmlichen Verschlüsselungsschemata getrennt sind und die Durchführung von Vorgängen an verschlüsselten Daten zunächst deren Entschlüsselung erfordert.
Bei der vollständig homomorphen Verschlüsselung (FHE) verfügen Sie ebenfalls über einen Verschlüsselungsschlüssel, aber im Gegensatz zu herkömmlichen Schemata können Sie Klartext auf beliebige Weise berechnen, ohne ihn jemals zu entschlüsseln.
Der Nutzen der homomorphen Verschlüsselung
Es handelt sich um eine äußerst nützliche Eigenschaft, die die Berechnung sensibler Daten ermöglicht, ohne diese der die Berechnung durchführenden Entität preiszugeben.
Stellen Sie sich beispielsweise eine Datenbank mit medizinischen Informationen vor, die vollständig homomorph verschlüsselt ist. Ein Verschlüsselungsschlüssel kann einem Arzt übergeben werden, der Abfragen in der Datenbank durchführen kann, um festzustellen, ob Patienten mit bestimmten Symptomen behandelt wurden. Dies ermöglicht es dem Arzt, Informationen über seine Patienten zu erhalten, ohne Zugriff auf die tatsächlichen Daten in der Datenbank zu haben.
Wie unterscheidet sich FHE von anderen Formen der homomorphen Verschlüsselung?
Hinsichtlich der Möglichkeit von Berechnungen über verschlüsselte Daten gibt es bei der homomorphen Verschlüsselung verschiedene Arten; teilweise, teilweise, vollständig geebnete und vollständig homomorphe Verschlüsselung.
Teilweise homomorph und etwas homomorph ermöglichen nur eine bestimmte Art von Operation an verschlüsselten Daten, auch dies mit begrenzter Wiederholung.
Die vollständig homomorphe Verschlüsselung unterstützt eine unbegrenzte Anzahl von Operationen mit verschlüsselten Daten. Außerdem kann die Operation unbegrenzt oft angewendet werden.
Vorteile der vollständig homomorphen Verschlüsselung
FHE kann verwendet werden, um vertrauliche private Daten auf Servern von Drittanbietern zu speichern und dennoch die Berechnung dieser privaten Daten zu ermöglichen, während diese verschlüsselt bleiben. Die Serveradministratoren können nicht herausfinden, welche Berechnungen für die privaten Daten durchgeführt wurden (vorausgesetzt, es handelt sich um eine sichere FHE-Implementierung).
FHE beseitigt den Kompromiss zwischen der Nutzbarkeit von Daten und ihrem Datenschutz. Der Datenschutz bleibt gewahrt, ohne dass Funktionen maskiert oder entfernt werden müssen.
Eine ordnungsgemäße FHE-Implementierung bedeutet eine hohe Widerstandsfähigkeit gegen Quantenangriffe und macht dieses Schema quantensicher.
FHE befindet sich noch in der Entwicklungsphase und wird als kommerziell nicht realisierbar angesehen. Daher muss noch viel Forschung betrieben werden, bevor es umfassend nutzbar wird.
