Transciphering: implementando a cifra Chacha20 com criptografia homomórfica

• Processo: 24/11006-4
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
• Data de Início da vigência: 01 de setembro de 2024
• Data de Término da vigência: 31 de agosto de 2025
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Ciência da Computação - Teoria da Computação
• Pesquisador responsável: Hilder Vitor Lima Pereira
• Beneficiário: Gabriela Martins Jacob
• Instituição Sede: Instituto de Computação (IC). Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Campinas , SP, Brasil
• Assunto(s): Criptologia
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Chacha20 | Criptografia Completamente Homomórfica | Fully homomorphic encryption | Transciphering | Criptografia

Resumo

A criptografia completamente homomórfica (CCH) permite que um servidor compute funções sobre dados cifrados sem jamais os decifrar, garantindo a segurança e a privacidade do cliente. Essa tecnologia é valiosa para aplicações práticas, como redes neurais artificiais privativas e sistemas de votação digital, e teóricas, como a construção de novas primitivas criptográficas.Para utilizar este recurso, o cliente gera as chaves e cifra seus dados antes de enviá-los ao servidor, que então calcula as funções necessárias e devolve o resultado, também cifrado. O cliente, então, decifra o resultado com sua chave privada e obtém o resultado final,sem que o servidor tenha acesso aos seus dados.No entanto, apesar de ser extremamente útil, a CCH tem desafios práticos em relação ao custo computacional e, principalmente, quanto à comunicação. Isso ocorre pois o criptograma tende a ser mais de mil vezes maior do que a mensagem original, o que aumenta muito a quantidade de dados a ser enviada ao servidor. Uma solução para esse problema é a técnica de transciphering, que combina cifras tradicionais e cifras homomórficas. Nessa técnica, o cliente utiliza uma cifra tradicional para cifrar seus dados e envia a chave dessa cifra, cifrada homomorficamente, ao servidor. O servidor, então, decifra os dados homomorficamente para computar funções sobre eles, mantendo a privacidade. A cifra AES é a mais utilizada atualmente, mas, apesar de ser padronizada, ela é lenta quando utilizada no transciphering, por isso, outras cifras têm sido estudadas. Este projeto propõe o estudo, implementação e avaliação da técnica de transcipheringusando a cifra Chacha20, que é amplamente utilizada, já é bem estabelecida e padronizada.