Ülevaade täielikult homomorfsest krüpteerimisest

Abstract

Täielikult homomorfne krüpteerimine on krüptosüsteem, mille puhul üks osapool saab enda valdusesse krüpteeritud andmed ning saab nende andmetega tõhusalt sooritada erinevaid operatsioone. Operatsioone saab teha hoolimata sellest, et andmed jäävad krüpteerituks ning seega ei ole ka vajalik teada dekrüpteerimisvõtit. Selline süsteem oleks äärmiselt kasulik, näiteks tagades andmete privaatsuse, mis on saadetud kolmanda osapoole teenusele. Täielikult homomorfne krüpteerimine on vastandiks krüptosüsteemidele nagu Paillier, kus ei ole võimalik teostada krüpteeritud andmete peal korrutamist ilma neid enne dekrüpteerimata, või ElGamal, kus ei saa sooritada krüpteeritud andmete liitmist enne andmete dekrüpteerimist.

Täielikult homomorfne krüpteerimine on väga uus uurimisala: esimese taolise süsteemi lõi Gentry aastal 2009. Gentry läbimurdest alates on olnud palju tema tööst inspireeritud edasiminekuid. Kõik viimased täielikult homomorfsed krüptosüsteemid kasutavad avaliku võtmega krüptograafiat ja põhinevad võredel. Võre-põhine krüptograafia äratab üha enam huvi oma turvalisuse püsimisega kvantarvutites ning oma halvima juhu turvagarantiidega. Siiski jääb püsima peamine probleem: süsteemidel ei ole veel tõhusat teostust, mis säilitaks adekvaatsed turvalisuse nõuded. Selles valguses vaadatuna, viimased edasiminekud täielikult homomorfses krüpteerimises kas täiendavad eelnevate süsteemide tõhusust või pakuvad välja uue parema efektiivsusega skeemi.

Antud uurimus on ülevaade hiljutistest täielikult homomorfsetest krüptosüsteemidest. Õpime tundma mõningaid viimaseid täielikult homomorfseid krüptosüsteeme, analüüsime ning võrdleme neid. Neil süsteemidel on teatud ühised elemendid: 1. Tõhus võre-põhine krüptosüsteem turvalisusega, mis põhineb üldteada võreprobleemide keerulisusel. 2. Arvutusfunktsioon definitsioonidega homomorfsele liitmisele ja korrutamisele müra kasvu piiramiseks. 3. Meetodid, et muuta süsteem täielikult homomorfseks selle arvutusfunktsiooniga.

Niipea kui võimalik, kirjutame nende süsteemide peamised tulemused ümber detailsemas ja loetavamas vormis. Kõik skeemid, mida me arutame, välja arvatud Gentry, on väga uued. Kõige varasem arutletav töö avaldati oktoobris aastal 2011 ning mõningad tööd on veel kättesaadavad ainult elektroonilisel kujul. Loodame, et käesolev töö aitab lugejail olla kursis täielikult homomorfse krüpteerimisega, rajades teed edasistele arengutele selles vallas.