Avaliação homomórfica eficiente com múltiplas chaves para aplicações em genômica

• Processo: 21/09849-5
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Doutorado
• Vigência (Início): 01 de fevereiro de 2022
• Vigência (Término): 31 de janeiro de 2023
• Área do conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Ciência da Computação - Teoria da Computação
• Pesquisador responsável: Edson Borin
• Beneficiário: Antonio Carlos Guimarães Junior
• Supervisor: Diego de Freitas Aranha
• Instituição Sede: Instituto de Computação (IC). Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Campinas , SP, Brasil
• Local de pesquisa: Aarhus University, Dinamarca
• Vinculado à bolsa: 19/12783-6 - Migração eficiente de aplicações científicas e de engenharia de alto desempenho para a nuvem, BP.DR
• Assunto(s): Computação em nuvem Criptologia Homomorfismo Genoma humano Privacidade genética
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Criptografia com múltiplas chaves | Criptografia Completamente Homomórfica | Processamento seguro de genoma humano | Criptografia

Resumo

Dados do genoma humano são informações confidenciais que requerem fortes garantias de privacidade. Este problema é agravado pelo uso crescente da computação em nuvem para processá-lo, uma vez que a nuvem é usada não apenas para terceirização de computação, mas também para fornecer serviços e executar protocolos envolvendo múltiplas partes. Para muitas aplicações, é comumente necessário combinar dados de vários provedores, o que representa um desafio adicional, pois cada provedor pode ter suas próprias restrições de privacidade que devem ser atendidas simultaneamente. Este problema poderia ser resolvido usando a Computação Multiparte clássica (MPC, do inglês Multi-Party Computation), mas esses são protocolos interativos com altos custos de comunicação. Uma alternativa recente é o uso da Criptografia Multi-Chave Completamente Homomórfica (MKFHE, do inglês Multi-Key Fully Homomorphic Encryption), que possibilita a realização de computação sobre dados criptografados por diferentes partes. Embora promissoras em teoria, as soluções práticas são muito recentes e ainda incorrem em penalidades de desempenho significativas. Neste projeto, pretendemos implementar, avaliar e aprimorar as mais recentes técnicas de MKFHE para o criptossistema TFHE (Chillotti et al., JoC 33(1):34-91, 2020). Também pretendemos implementar e comparar abordagens alternativas, como criptografia de limiar e reencriptação delegada para outros criptossistemas. Planejamos realizar tal avaliação considerando os contextos e necessidades específicos de nossas aplicações de interesse, embora também esperemos contribuições mais amplas (não específicas para o contexto de aplicação). (AU)