Criptografia homomórfica e computação sobre dados cifrados

• Processo: 23/12755-8
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Jovens Pesquisadores
• Data de Início da vigência: 01 de fevereiro de 2025
• Data de Término da vigência: 31 de janeiro de 2030
• Área do conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Ciência da Computação - Teoria da Computação
• Pesquisador responsável: Hilder Vitor Lima Pereira
• Beneficiário: Hilder Vitor Lima Pereira
• Instituição Sede: Instituto de Computação (IC). Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Campinas , SP, Brasil
• Bolsa(s) vinculada(s): 25/03888-0 - Transciphering: Cifras de bloco compatíveis com criptografia completamente homomórfica, BP.MS; 24/23608-9 - Protocolos de recuperação privativa de informação e suas aplicações, BP.MS
• Assunto(s): Criptologia Aprendizagem baseada em problemas
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Approximate Greatest Common Divisor Problem (AGCD) | criptografia homomórfica | Fully homomorphic encryption | Learning with Errors (LWE) | Ntru | Criptografia

Resumo

Diversas tecnologias recentes, como computação em nuvem, internet das coisas (IoT) e cidades inteligentes, se apoiam na coleta e análise de dados em grande escala. Cifrar os dados coletados protege a privacidade das pessoas, mas inviabiliza muitas das funcionalidades obtidas por meio dessas tecnologias. Criptografia completamente homomórfica (CCH) concilia a praticidade com a privacidade, pois nos permite efetuar computação sobre dados cifrados, garantindo assim que apenas o detentor dos dados pode acessá-los, mas que agentes externos, como um servidor na nuvem, ainda pode processá-los. Apesar do potencial revolucionário da CCH, ainda é difícil utilizá-la na prática por diversas razões: as cifras homomórficas existentes são ineficientes em termos de tempo de execução e memória; as bibliotecas que implementam essas cifras exigem muito conhecimento técnico sobre detalhes da CCH; e o modelo de segurança que CCH assume não é adequado para algumas aplicações. Assim, este projeto tem como objetivo estudar CCH e suas aplicações, trazendo soluções para tornar essa primitiva criptográfica mais prática. Para isso, analisaremos desde aspectos teóricos, como custo assintótico das cifras homomórficas existentes, tentando melhorá-los ou até criar novas cifras com operações mais baratas, até aspectos práticos, como implementações optimizadas para plataformas específicas, como FPGA. Melhorias nas primitivas permitirão que as aplicações sejam mais eficientes. Então, utilizaremos CCH para projetar versões privativas de algoritmos e primitivas avançadas, como algoritmos de aprendizagem de máquina e protocolos de recuperação privativa de informação. (AU)