20、加密计算：原理、应用与安全模型

加密计算：原理、应用与安全模型

1. 加密计算概述

加密计算是密码学的一个子领域，它允许在不解密数据的情况下对加密数据进行计算。这一概念在20世纪70年代的研究中被首次发现，此后不断发展，为不安全环境中的计算提供了安全的方式。

乍一看，在不解密数据的情况下进行计算似乎是不可能的，就像人们通常认为煮鸡蛋要先打破蛋壳一样。但实际上，就像可以带壳煮鸡蛋一样，对加密数据进行计算也是可行的。有许多协议和方法可以实现加密计算，例如同态加密（HE）、安全多方计算（MPC）、混淆电路以及零知识证明（ZK - proofs）等。

加密计算解决了多方希望共同计算但又不想使用未加密（明文）数据的安全问题。不同场景下各方之间的信任程度不同，使用加密数据可以更好地控制和增加信任，让我们能够控制哪些数据被解密以及由谁来解密。一个经典的加密问题是姚期智提出的百万富翁问题：两个百万富翁想知道谁更富有，以便决定谁来付晚餐账单，但又不想向对方透露自己的净资产。姚期智使用早期的加密协议（即安全多方计算）解决了这个问题。

2. 何时使用加密计算

加密计算适用于不信任参与者或整个计算环境的情况：
- 不安全的云环境 ：如果你想在云环境中使用本地数据进行计算，但不信任云环境，加密计算可以确保数据在云中永远不会被解密。
- 与第三方进行计算 ：当你想与他人共同计算，但又不想让他人看到你的原始数据时，加密计算允许你在不透露明文数据的情况下进行计算。你还可以在计算开始前确定谁可以看到最终结果以及如何披露结果，为各方提供适当的安全和隐私保护。
- 对加密数据进行计算