Mã hóa đồng cấu hoàn toàn FHE: Công cụ bảo vệ quyền riêng tư trong thời đại AI

Thời gian gần đây, thị trường có phần ảm đạm, đã cho chúng ta nhiều thời gian hơn để chú ý đến một số công nghệ mới nổi. Mặc dù thị trường mã hóa năm 2024 không sôi động như những năm trước, nhưng vẫn có một số công nghệ mới đang dần trưởng thành, trong đó có chủ đề mà hôm nay chúng ta sẽ thảo luận: mã hóa đồng cấu hoàn toàn (Fully Homomorphic Encryption, viết tắt là FHE).

Để hiểu khái niệm phức tạp FHE, chúng ta cần trước tiên hiểu "mã hóa", "đồng cấu", và tại sao lại cần "toàn bộ".

1. Khái niệm cơ bản về mã hóa

Mã hóa là một phương pháp bảo vệ an toàn thông tin. Lấy một ví dụ đơn giản, nếu Alice muốn truyền đạt thông tin "1314 520" đến Bob thông qua bên thứ ba C, trong khi không muốn C biết nội dung, cô ấy có thể sử dụng một phương pháp mã hóa đơn giản: nhân mỗi số với 2. Như vậy, thông tin được truyền đi đã trở thành "2628 1040". Khi Bob nhận được, chỉ cần chia mỗi số cho 2, anh ấy có thể giải mã thông tin ban đầu. Phương pháp này chính là một dạng mã hóa đối xứng cơ bản.

2. Khái niệm về mã hóa đồng cấu

Mã hóa đồng cấu tiến xa hơn, nó cho phép thực hiện tính toán trên dữ liệu đã được mã hóa mà không cần phải giải mã trước. Giả sử Alice chỉ 7 tuổi, chỉ biết thực hiện các phép nhân 2 và chia 2 đơn giản nhất. Bây giờ cô ấy cần tính tổng tiền điện trong 12 tháng ở nhà, mỗi tháng 400 nhân dân tệ, nhưng cô ấy không thể thực hiện phép tính phức tạp như vậy.

Cô ấy có thể làm như sau: nhân cả 400 và 12 với 2, được 800 và 24, sau đó để C tính 800 nhân 24. C tính ra kết quả 19200 rồi báo cho Alice, Alice lại chia kết quả này cho 2 rồi chia tiếp cho 2, thì sẽ có được đáp án đúng là 4800元. Trong quá trình này, C không biết Alice thực sự đang tính toán gì, đây là một ví dụ đơn giản về mã hóa đồng cấu.

3. Sự cần thiết của mã hóa đồng cấu hoàn toàn

Tuy nhiên, mã hóa đồng cấu đơn giản có thể bị bẻ khóa. Chẳng hạn, C có thể suy luận ra rằng Alice thực sự muốn tính toán 400 và 12 thông qua phương pháp thử nghiệm. Điều này đòi hỏi một phương pháp mã hóa phức tạp hơn, đó là mã hóa đồng cấu hoàn toàn.

Mã hóa đồng cấu hoàn toàn cho phép thực hiện bất kỳ số lần phép cộng và phép nhân nào trên dữ liệu đã được mã hóa, đồng thời đảm bảo rằng kết quả đúng sẽ được nhận sau khi giải mã. Công nghệ này có khả năng xử lý các vấn đề toán học phức tạp hơn, đồng thời gần như hoàn toàn loại trừ khả năng bên thứ ba xâm phạm dữ liệu riêng tư.

Đến năm 2009, các học giả như Gentry đã đưa ra những ý tưởng mới, mới thực sự mở ra cánh cửa cho mã hóa đồng cấu hoàn toàn.

Ứng dụng của FHE trong lĩnh vực AI

Công nghệ FHE có tiềm năng lớn trong lĩnh vực AI. AI cần một lượng lớn dữ liệu để đào tạo, nhưng nhiều dữ liệu có tính riêng tư cao. FHE có thể giải quyết mâu thuẫn này:

1. Mã hóa dữ liệu nhạy cảm bằng FHE
2. Sử dụng dữ liệu đã mã hóa để huấn luyện AI
3. AI xuất mã hóa kết quả
4. Chủ sở hữu dữ liệu giải mã kết quả an toàn tại địa phương

Điều này vừa có thể bảo vệ quyền riêng tư của dữ liệu, vừa tận dụng tối đa sức mạnh tính toán của AI.

Ứng dụng thực tế của mã hóa đồng cấu hoàn toàn

Công nghệ FHE có thể được áp dụng trong nhiều lĩnh vực, chẳng hạn như nhận diện khuôn mặt:

• Nhu cầu: xác định xem có phải là người thật không
• Thách thức: không được tiết lộ thông tin nhạy cảm về khuôn mặt FHE có thể giải quyết hiệu quả vấn đề này.

Tuy nhiên, tính toán FHE đòi hỏi một khối lượng lớn sức mạnh tính toán. Để làm điều này, một số dự án đang xây dựng mạng lưới sức mạnh tính toán và cơ sở hạ tầng hỗ trợ.

Tầm quan trọng của FHE đối với sự phát triển của AI

Nếu AI có thể áp dụng công nghệ mã hóa đồng cấu (FHE) trên quy mô lớn, sẽ giảm nhẹ đáng kể các vấn đề về an ninh dữ liệu và quyền riêng tư mà hiện nay đang phải đối mặt. Từ an ninh quốc gia đến bảo vệ quyền riêng tư cá nhân, FHE có triển vọng ứng dụng rộng rãi.

Trong thời đại AI phát triển nhanh chóng này, sự trưởng thành của công nghệ mã hóa đồng cấu hoàn toàn có thể trở thành tuyến phòng thủ cuối cùng bảo vệ quyền riêng tư của con người. Dù là trong việc bảo vệ thông tin tình báo quân sự trong các xung đột quốc tế hay bảo vệ quyền riêng tư cá nhân trong cuộc sống hàng ngày, mã hóa đồng cấu hoàn toàn sẽ đóng một vai trò quan trọng.

Theo thời gian, ảnh hưởng của AI chỉ ngày càng lớn. Trong bối cảnh này, tầm quan trọng của công nghệ FHE là điều không cần bàn cãi. Nó không chỉ là một đổi mới công nghệ, mà còn là một công cụ then chốt để bảo vệ quyền lợi cá nhân trong kỷ nguyên số.