談「秘密計算」

更新 發佈閱讀 3 分鐘

「秘密計算」通常是指 在不暴露資料內容的情況下完成計算(Privacy-Preserving Computation)。

它是密碼學、分散式系統與區塊鏈的重要技術基礎。

一、核心概念

同態加密(Homomorphic Encryption, HE)

在「加密狀態」下直接做數學運算,解密後結果與明文運算一致。

類型

  • 部分同態(PHE)→ 只支援加法或乘法
  • 部分同態(SHE)→ 支援有限次運算
  • 完全同態(FHE)→ 支援任意運算(理論最強)

代表人物

  • Craig Gentry(2009年首次提出可行FHE)

應用

  • 雲端加密資料分析
  • 醫療數據隱私運算
  • 加密機器學習

二、安全多方計算(Secure Multi-Party Computation, MPC)

多方共同計算一個函數,但每一方的原始資料不公開。

核心技術

  • 秘密分享(Secret Sharing)
  • 混淆電路(Garbled Circuits)
  • 門限密碼學(Threshold Cryptography)

應用

  • 聯邦學習
  • 隱私統計
  • 去中心化金融風控

三、零知識證明(Zero-Knowledge Proof, ZKP)

證明某件事為真,但不透露任何額外資訊。

技術類型

  • zk-SNARK
  • zk-STARK
  • Bulletproofs

區塊鏈應用

  • Zcash
  • zk-Rollup 擴容技術

四、可信執行環境(Trusted Execution Environment, TEE)

在硬體隔離環境內執行程式,外部無法讀取運算過程。

代表技術

  • Intel SGX
  • ARM TrustZone

優點

  • 計算速度快

缺點

  • 信任硬體廠商

五、聯邦學習(Federated Learning)

模型去資料端學習,而非資料上傳到中央。

代表實踐

  • Google 手機鍵盤預測

六、秘密計算的數學基礎

  1. 模運算與群論
  2. 橢圓曲線密碼學
  3. 拉格朗日插值(秘密分享核心)
  4. 格理論(FHE基礎)
  5. 計算複雜度理論

七、秘密計算的應用場景

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八、技術比較

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九、前沿研究方向

  • 加密神經網路推理
  • zkML(零知識機器學習)
  • Fully Homomorphic Encryption 加速
  • Confidential Computing 聯盟標準

一句話總結

秘密計算 = 在「不暴露資料」的前提下完成「可信運算」。


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sirius數字沙龍
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吃自助火鍋啦!不要客氣,想吃啥,請自行取用!
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