Mikä on homomorfinen salaus?

Ronald Rivest, Leonard Adleman ja Michael Dertouzos esittivät ensimmäisen kerran tiedeyhteisölle vuonna 1978 homomorfisena salauksena tunnetun käsitteen, jossa salakirjoitettua tekstiä voidaan manipuloida ja jota voidaan käsitellä ilman salauksen purkamista. Shafi Goldwasser ja Silvio Micali kehittivät ja ehdottivat semanttisesti turvallisen homomorfisen salausjärjestelmän vuonna 1982. Vuonna 2009 Craig Gentry osoitti, että täysin homomorfinen salausmenetelmä on mahdollinen.

Rivest, Aldeman ja Dertouzos kehittivät teoriansa sen ympärille, että nykyiset turvallisuus- ja salausjärjestelmät rajoittavat vakavasti mahdollisuutta tehdä mitään datalla sen jälkeen, kun se on salattu ja muutettu salakirjoitustekstiksi. Ilman homomorfisen ratkaisun kehittämistä datan lähettäminen ja vastaanottaminen on olennaisesti ainoa toiminto, joka voidaan suorittaa salatulla datalla. Suurimmat huolenaiheet olivat tietojenkäsittelyn taso, joka on tarpeen salatun datan salatun pyynnön käsittelemiseksi, ja voisiko tällainen salausjärjestelmä olla riittävän turvallinen käytännön käyttöön.

Pilvipalvelujen tulon ja jatkuvan laajentumisen myötä elinkelpoisen homomorfisen salausmenetelmän keksiminen on ratkaisevan tärkeää. Muussa tapauksessa riski on liian suuri, jotta data voidaan antaa pilvipalveluntarjoajalle, kun tietojen on pysyttävä turvassa. Jos palveluntarjoajalla on jollakin tavalla pääsy salaamattomassa muodossa oleviin tietoihin, tiedot voivat vaarantua liian helposti. Gentry on osoittanut, että se on toteuttamiskelpoinen teoria, vaikka laskelmien aika ja mahdollinen salausrikkoutumisen helppous ovat huolestuttavia.

Gentryn järjestelmä hahmottaa, kuinka luodaan salausjärjestelmä, jonka avulla tiedot voidaan tallentaa turvallisesti pilviympäristöön, jossa tietojen omistaja voi käyttää pilvipalveluntarjoajan laskentatehoa suorittaakseen toimintoja jatkuvasti salattuihin tietoihin. Hän tekee tämän kolmivaiheisessa prosessissa. Salausjärjestelmä on rakennettu, joka on “käynnistyskelpoinen” tai joka koostuu jonkin verran homomorfisesta salausmenetelmästä, joka voi toimia oman salauksenpurkupiirinsä kanssa. Seuraavaksi rakennetaan lähes käynnistettävissä oleva julkisen avaimen salausjärjestelmä käyttämällä ihanteellisia ristikoita. Lopuksi kaavoja on muutettu yksinkertaisemmiksi, jotta ne voidaan käynnistää ja säilyttää syvyytensä.

Tämä menetelmä luo täysin homomorfisen salausmenetelmän, mutta se on edelleen suhteellisen epäkäytännöllinen. Homomorfinen salaus on kehittynyt siten, että se on enimmäkseen suojattu valittuja pelkkiä tekstihyökkäyksiä vastaan, mutta suojaaminen valittuja salakirjoitushyökkäyksiä vastaan ​​on edelleen ongelma. Turvallisuusongelman lisäksi täysin homomorfiset järjestelmät ovat niin suuria ja monimutkaisia, että aikatekijä on estänyt niiden käytön useimmissa sovelluksissa. Hieman homomorfisia salausjärjestelmiä on kehitetty käsittelemään ainakin aikatekijä, käyttäen vain tehokkaimpia osia täysin homomorfisesta salausjärjestelmästä.