Wat is homomorfe encryptie?

Homomorfe encryptie (HE) maakt berekeningen op versleutelde gegevens mogelijk zonder dat ontsleuteling nodig is, waardoor de vertrouwelijkheid van de gegevens gedurende het hele proces behouden blijft. Deze eigenschap pakt kritieke beveiligingsuitdagingen aan op het gebied van gegevensprivacy, met name in uitbestede of cloudcomputing-omgevingen. De techniek zorgt ervoor dat bewerkingen die op versleutelde tekst worden uitgevoerd, na ontsleuteling direct overeenkomen met bewerkingen op onversleutelde tekst, waardoor de integriteit van de resultaten wordt gewaarborgd.

Resultaten uit meerdere onderzoeken tonen de praktische haalbaarheid van HE aan in diverse toepassingen:

• Privé-zoekopdrachten en versleutelde database-query's: Berekeningen zoals optellen en vermenigvuldigen kunnen worden uitgevoerd op versleutelde invoer, wat het veilig ophalen van informatie mogelijk maakt zonder de zoekopdracht of de onderliggende gegevens bloot te geven Gentry, 2009.
• Veilige stemsystemen: Microsoft’s ElectionGuard implementeert HE om stemmen te versleutelen, waardoor zowel de privacy van de kiezer als de verifieerbaarheid via trackingcodes wordt gewaarborgd, wat een effectieve balans creëert tussen transparantie en vertrouwelijkheid McCorry et al., 2017.
• Cloudgegevensverwerking: HE maakt het veilig uitbesteden van berekeningen aan niet-vertrouwde servers mogelijk, waardoor de risico's van gegevensblootstelling tijdens de verwerking worden beperkt Acar et al., 2018.

Experimenten tonen aan dat volledig homomorfe encryptie (FHE) schema's, hoewel rekenintensief, steeds praktischer zijn geworden dankzij algoritmische optimalisaties en hardwareverbeteringen. Gedeeltelijk homomorfe schema's (die beperkte bewerkingen zoals optellen of vermenigvuldigen ondersteunen) bieden efficiënte alternatieven voor specifieke gebruiksscenario's.

Belangrijke bevindingen zijn onder meer:

• Efficiëntie-afwegingen: FHE is langzamer maar veelzijdig; gedeeltelijk homomorfe encryptie is sneller maar minder flexibel.
• Veiligheidsgaranties: HE-schema's zijn gebaseerd op moeilijke wiskundige problemen (bv. rooster-gebaseerde cryptografie), wat een sterke weerstand biedt tegen bekende aanvallen.
• Schaalbaarheidsoverwegingen: Huidige HE-implementaties schalen goed voor kleine tot middelgrote datasets, maar ondervinden uitdagingen bij zeer grootschalige berekeningen vanwege de prestatie-overhead.

Samenvattend biedt HE een robuust kader voor privacybeschermende berekeningen, met bewezen effectiviteit in praktijktoepassingen. Voortgezet onderzoek richt zich op prestatieverbetering en een bredere toepassing in domeinen met gevoelige gegevens.