Το OpenFHE φέρνει νέα εργαλεία κρυπτογράφησης στους προγραμματιστές

Αν και η κρυπτογράφηση δεν είναι η λύση για την αντιμετώπιση κάθε πρόκλησης ασφαλείας, που γίνεται σωστά, είναι ένα ουσιαστικό στοιχείο για την ασφάλεια συστημάτων, δεδομένων και επικοινωνιών. Ωστόσο, η σωστή κρυπτογράφηση δεν είναι εύκολη και απαιτεί ιδιαίτερη προσοχή στον τρόπο εφαρμογής της.

Ενώ υπάρχουν πολλές καθιερωμένες μέθοδοι για την κρυπτογράφηση δεδομένων σε αποθήκευση (σε κατάσταση ηρεμίας) και τη διατήρηση κρυπτογραφημένων δεδομένων κατά τη μετακίνηση μέσω του δικτύου από το ένα σύστημα στο άλλο (κατά τη μεταφορά), αυτό δεν ισχύει για τη διατήρηση κρυπτογραφημένων δεδομένων ενώ υποβάλλονται σε επεξεργασία από εφαρμογές (σε χρήση). Πλήρως ομομορφική κρυπτογράφηση (FHE) είναι ένας τρόπος εργασίας με δεδομένα που είναι αποθηκευμένα στο cloud ή σε περιβάλλοντα τρίτων, διατηρώντας τα κρυπτογραφημένα.

Αρκετές εταιρείες έχουν πειραματιστεί με το FHE πρόσφατα. Μετά την ολοκλήρωση Δοκιμές πεδίου FHE, IBM έχει αρχίσει να προσφέρει υπηρεσία FHE στο IBM Cloud. Η IBM προσφέρει μια εργαλειοθήκη FHE για MacOS, iOS, Linux και Android. Απλή κρυπτογραφημένη αριθμητική βιβλιοθήκη της Microsoft Το (SEAL) είναι μια δωρεάν και ανοιχτού κώδικα cross platform ομομορφικής βιβλιοθήκης κρυπτογράφησης που μπορούν να χρησιμοποιήσουν οι οργανισμοί για να εκτελέσουν υπολογισμούς σε κρυπτογραφημένα δεδομένα.

Η FHE αυτή τη στιγμή είναι αργή και έχει υψηλά γενικά έξοδα. Προς το σκοπό αυτό, Η Intel συνεργάζεται με τη Microsoft και την DARPA (Defense Advanced Research Projects) για τη δημιουργία ενός ASIC (ένα εξειδικευμένο μικροτσίπ προσαρμοσμένο για συγκεκριμένο σκοπό) για το FHE που βοηθά στη μείωση των υπολογιστικών επιβαρύνσεων και στη μείωση του χρόνου επεξεργασίας.

Και μόλις την περασμένη εβδομάδα, η Duality Technologies κυκλοφόρησε το OpenFHE, μια ανοιχτού κώδικα πλήρως ομομορφική βιβλιοθήκη κρυπτογράφησης.

«Υπάρχουν αρκετές βιβλιοθήκες FHE εκεί έξω, αλλά υποφέρουν από ένα δίλημμα χρηστικότητας», δήλωσε ο Vinod Vaikuntanathan, συνιδρυτής και επικεφαλής κρυπτογράφος της Duality Technologies. "Οι βιβλιοθήκες ανοιχτού κώδικα FHE λειτουργούν όλες σε διαφορετικές πλατφόρμες, εφαρμόζουν διαφορετικές δυνατότητες και έχουν διαφορετικά API."

OpenFHE
υποστηρίζει προηγμένες δυνατότητες FHE, όπως bootstrapping, εναλλαγή σχήματος και πολλαπλά backend επιτάχυνσης υλικού χρησιμοποιώντας το τυπικό Hardware Abstraction Layer (HAL). Οι συσχετισμένοι μεταγλωττιστές και άλλα εργαλεία προγραμματιστή βοηθούν τους προγραμματιστές να ενσωματώσουν τις κρυπτογραφημένες υπολογιστικές δυνατότητες της βιβλιοθήκης για να δημιουργήσουν τις δικές τους εφαρμογές με δυνατότητα FHE.

Το FHE θεωρείται ότι είναι το πιο εύκολο μεταξύ της τεχνολογίας απορρήτου και το OpenFHE προορίζεται να είναι ένα «θεμελιώδες δομικό στοιχείο» για τη διεξαγωγή υπολογισμών σε κρυπτογραφημένα δεδομένα, λέει ο Rohoff. Μία περίπτωση χρήσης επιτρέπει στους ανακριτές οικονομικού εγκλήματος να εντοπίζουν πιθανά συστήματα νομιμοποίησης εσόδων από παράνομες δραστηριότητες που δίνουν φιλοδώρημα υπό διερεύνηση. Με το FHE, οι οργανισμοί μπορούσαν να κρυπτογραφήσουν ένα ερώτημα και να στείλουν το κρυπτογραφημένο ερώτημα σε έναν κεντρικό υπολογιστή δεδομένων για επεξεργασία. Το γεγονός ότι το ερώτημα δεν αποκρυπτογραφείται ποτέ από τον κεντρικό υπολογιστή δεδομένων προστατεύει τα δεδομένα από διαρροή στον ερευνητή.

Ένα άλλο παράδειγμα περίπτωσης χρήσης επιτρέπει στους παρόχους δεδομένων να κρυπτογραφούν τα δεδομένα τους τοπικά, να συγκεντρώνουν τα κρυπτογραφημένα δεδομένα τους σε έναν κεντρικό κόμβο δεδομένων, όπως έναν πάροχο cloud, και στη συνέχεια να εκτελούν αναλύσεις στα δεδομένα στον κόμβο. Όλα αυτά είναι δυνατά χρησιμοποιώντας δυνητικά ευαίσθητα ή ιδιωτικά δεδομένα που δεν χρειάζεται να αποκρυπτογραφηθούν.

Το OpenFHE είναι το «επιστέγασμα χρόνων εργασίας» από πολλές ομάδες (PALISADE, HElib και HEAAN) που «αποφάσισαν να ενώσουν τις δυνάμεις τους για να δημιουργήσουν την καλύτερη δυνατή βιβλιοθήκη», λέει ο Rohoff. Το PALISADE παρέχει μια γενική αρχιτεκτονική για ένα επεκτάσιμο πλαίσιο που υποστηρίζει πολλαπλά μετα-κβαντικά σχήματα FHE σε μια ενιαία βιβλιοθήκη, με τη δυνατότητα ενσωμάτωσης γενικών τεχνολογιών επιτάχυνσης υλικού, λέει. Το HElib παρέχει προηγμένες δυνατότητες για το πρωτόκολλο BGV, επιτρέποντας μερικούς από τους πιο προηγμένους σχεδιασμούς για τα πιο περίπλοκα σχήματα FHE. Και τέλος, το HEAAN παρέχει εκτεταμένη υποστήριξη για το CKKS, το πιο αποτελεσματικό πρωτόκολλο για εφαρμογές μηχανικής εκμάθησης (ML) που εκτελούνται σε κρυπτογραφημένα δεδομένα.