التشفير المتماثل بالكامل: مقدمة ومجالات التطبيق

التشفير المتماثل بالكامل(FHE) هو نظام تشفير خاص، يسمح بإجراء حسابات مباشرة على النص المشفر دون فك تشفيره، للحصول على نتائج مشفرة لتلك الدالات، مما يحمي خصوصية البيانات. على عكس التشفير الثابت وتشفير النقل، يمكن لـ FHE إجراء معالجة معقدة على النص المشفر، مما يجعله مناسبًا لسيناريوهات حماية الخصوصية في التعاون بين عدة أطراف.

تتمثل مزايا FHE في أن أمانه يعتمد على خوارزميات التشفير، ولا يعتمد على الأجهزة، وبالتالي لا يتأثر بهجمات القنوات الجانبية أو هجمات الخادم السحابي. على الرغم من أن FHE يواجه مشكلة القابلية للتعميم، إلا أنه يمكن التخفيف منها من خلال حساب الفائض.

عادةً ما يتضمن FHE عدة مجموعات من المفاتيح:

1. مفتاح فك التشفير: المفتاح الرئيسي، يستخدم لفك تشفير النصوص المشفرة بالكامل، ولا يتم نقله إلى الخارج.

2. مفتاح التشفير: يُستخدم لتحويل النص العادي إلى نص مشفر، وعادة ما يكون علنيًا في وضع المفتاح العام.

3. حساب المفتاح: يستخدم لإجراء عمليات التشفير المتماثل على النص المشفر، ويمكن نشره علنًا.

هناك عدة أنماط شائعة لتطبيق FHE:

1. نموذج الاستعانة بمصادر خارجية: إسناد مهام الحساب إلى خادم سحابي، لحماية خصوصية البيانات.

2. وضعية الحساب بين الطرفين: يقوم الطرفان بالحساب معًا ولكن لا يكشفان عن بيانات الخصوصية الخاصة بهما.

3. وضع التجميع: تجميع بيانات متعددة الأطراف لإجراء الحسابات، مثل التعلم الفيدرالي والتصويت عبر الإنترنت.

4. نموذج العميل-الخادم: يقدم الخادم خدمات حساب FHE لعدة عملاء.

التحدي الرئيسي للتشفير المتماثل بالكامل هو ارتفاع تكاليف الحوسبة، وهو يستخدم حالياً بشكل رئيسي في سيناريوهات الحوسبة الخطية مثل الاسترجاع المتزامن. في المستقبل، مع تطور الأجهزة المخصصة، من المتوقع أن يتم استخدام التشفير المتماثل بالكامل في مجالات أكثر.