同态加密技术是一种基于数学难题的计算复杂性理论的密码学技术，其特性在于对加密后的数据进行计算等操作，得到的结果与对未加密数据进行相同操作的结果一致。下面我们就来了解一下同态加密中的一种方式——半同态加密技术。

半同态加密技术简介

半同态加密（Partially Homomorphic Encryption，PHE）允许直接对加密数据执行计算，如加法和乘法，而计算过程不会泄露原文的任何信息。

与全同态加密技术相比，半同态加密技术只支持加法或乘法中的一种运算。根据支持的计算类型，半同态加密可以分为加法同态加密（AHE）和乘法同态加密（MHE）两种类型。

半同态加密技术的原理

半同态加密技术的核心在于利用公钥和私钥的加密算法，实现密文之间的计算操作。

具体而言，它通过在加密数据上直接执行加法或乘法操作，将计算结果仍然保持在加密状态，从而实现数据的隐私保护。

在解密过程中，只有拥有私钥的用户才能对处理过的密文数据进行解密，得到处理后原文的结果。

半同态加密技术的特点

• 支持有限次数的加法或乘法运算：半同态加密技术只支持加法或乘法中的一种运算，且支持的计算次数有限。这使得它在某些特定的应用场景中具有很高的实用性。
• 保障数据安全与隐私：半同态加密技术允许在加密数据上直接执行计算操作，而无需解密数据。这大大降低了数据泄露的风险，保障了数据的安全与隐私。
• 提高计算效率：由于半同态加密技术允许在加密数据上直接执行计算操作，因此可以避免在数据传输和存储过程中频繁地进行加密和解密操作，从而提高计算效率。

全同态加密和半同态加密的区别

运算类型

• 全同态加密：支持对密文进行任意次数的任意形式的计算，包括加法和乘法等复杂操作。这意味着通过全同态加密方案，可以在不解密的情况下，对加密数据进行几乎任何形式的数学运算，且运算结果仍为加密状态，解密后得到的结果与直接对明文进行相同运算的结果相同。
• 半同态加密：只支持有限类型的运算，通常仅支持加法或乘法中的一种。例如，RSA和ElGamal等算法是乘法同态的，而Paillier算法是加法同态的。这意味着在半同态加密下，对加密数据进行运算时，其运算类型和次数都是受限的。

运算复杂性

• 全同态加密：由于其支持任意次数的任意形式运算，因此在设计和实现上通常较为复杂。全同态加密方案往往依赖于一些数学难题，如LWE（Learning with Errors）问题等，以确保其安全性。
• 半同态加密：由于仅支持有限类型的运算，其设计和实现相对简单。半同态加密方案通常基于一些传统的密码学难题，如大数分解问题等。

应用场景

• 全同态加密：由于其对密文进行任意计算的能力，全同态加密在云计算、大数据处理、安全多方计算等领域具有广泛的应用前景。通过全同态加密，可以实现在不受信任的第三方环境下，对数据进行隐私保护的计算。
• 半同态加密：虽然其运算能力有限，但半同态加密在某些特定场景下仍然具有实用价值。例如，在联邦学习中，可以使用加法同态加密（如Paillier算法）实现模型参数的更新，而无需将明文数据泄露给第三方。此外，半同态加密还可以用于同态秘密分享等场景。

免责声明：素材源于网络，如有侵权，请联系删稿。

cc普通用户

海报分享