Što je homomorfna enkripcija?

Koncept poznat kao homomorfna enkripcija, u kojem se šifriranim tekstom može manipulirati i raditi s njim bez dešifriranja, prvi su znanstvenoj zajednici predstavili Ronald Rivest, Leonard Adleman i Michael Dertouzos 1978. godine kao homomorfizam privatnosti. Semantički sigurnu homomorfnu shemu šifriranja razvili su i predložili Shafi Goldwasser i Silvio Micali 1982. Godine 2009. Craig Gentry je dokazao da je moguća potpuno homomorfna shema šifriranja.

Rivest, Aldeman i Dertouzos razvili su svoju teoriju oko činjenice da postojeći sigurnosni i enkripcijski sustavi ozbiljno ograničavaju mogućnost bilo čega da se učini s podacima nakon što se šifriraju i pretvore u šifrirani tekst. Bez razvoja homomorfnog rješenja, slanje i primanje podataka u biti je jedina funkcija koja se može ostvariti s šifriranim podacima. Najveća zabrinutost bila je razina računalstva koja je potrebna za obradu šifriranog zahtjeva na šifriranim podacima i može li shema enkripcije ove prirode biti dovoljno sigurna za praktičnu upotrebu.

S pojavom i stalnim širenjem računalstva u oblaku, iznalaženje održive metode homomorfne enkripcije je ključno. Inače je rizik previsok da bi se podaci povjerili pružatelju računalstva u oblaku kada ti podaci moraju ostati sigurni. Ako davatelj na bilo koji način ima pristup podacima u njihovom dešifriranom obliku, podaci se lako mogu kompromitirati. Gentry je dokazao da je to održiva teorija, iako su zabrinjavajuća količina vremena koje je potrebno za izračune i potencijalna lakoća s kojom se enkripcija može razbiti.

Gentryjev sustav opisuje kako stvoriti shemu šifriranja koja će omogućiti sigurnu pohranu podataka u oblaku gdje vlasnik podataka može koristiti računsku snagu pružatelja usluga u oblaku za obavljanje funkcija na trajno šifriranim podacima. On to čini u procesu od tri koraka. Konstruirana je shema enkripcije koja je “bootstrappable” ili se sastoji od donekle homomorfne sheme šifriranja koja može raditi s vlastitim krugom za dešifriranje. Zatim, shema enkripcije javnog ključa koja se gotovo može pokrenuti je izgrađena koristeći idealne rešetke. Konačno, sheme su modificirane kako bi bile pojednostavljene, što im omogućuje da se mogu pokrenuti uz zadržavanje njihove dubine.

Ova metoda stvara potpuno homomorfnu shemu šifriranja, ali ostaje relativno nepraktična. Homomorfna enkripcija je evoluirala tako da je uglavnom zaštićena od napada odabranog običnog teksta, ali osiguranje od napada odabranog šifriranog teksta ostaje problem. Osim sigurnosnog pitanja, potpuno homomorfne sheme su toliko velike i složene da je vremenski faktor onemogućio njihovu upotrebu u većini aplikacija. Razvijeni su donekle homomorfni sustavi šifriranja kako bi se riješili barem vremenski faktor, koristeći samo najučinkovitije dijelove potpuno homomorfne sheme šifriranja.