Homomorphic Encryption – Homomorphe Verschlüsselung

Homomorphic Encryption – Homomorphe Verschlüsselung – In der heutigen Zeit wird und ist Datenschutz immer wichtiger, die Hürden beim Datenschutz sind hoch. Leider verhindern diese Vorgaben zum Datenschutz aber oft die Zusammenarbeit und den Austausch untereinander. Eine Lösung ist die Homomorphe Verschlüsselung, diese vereinbart beides und könnte damit zukünftig ein wichtiger Baustein für datensicheres Cloud-Computing sein.

Homomorphic Encryption

Die bekannten Verschlüsselungstechniken verwandeln mit mathematischen Funktionen den lesbaren Klartext – der übermittelt werden soll – in unleserlichen Ciphertext. Man sollte sich das so vorstellen, als würden die Daten in einem Tresor liegen, dort sind sie verschlüsselt – und scheinen sicher vor Hackern. Sie wollen jetzt aber ihre Daten bearbeiten, dazu müssen sie diese aus dem Tresor befreien, also in einem Vorgang dechiffrieren. Zu beachten wäre: Der geheime Tresor-Schlüssel des Besitzers öffnet aber auch Hackern die Tür zu den unverschlüsselten Daten. Hier kommen die Homomorphe Verschlüsselungen zum Einsatz und könnten dieses Problem lösen: Der Vorteil den diese Technicht bietet: Daten, die auf Festplatten oder in Datenbanken gespeichert sind, können auch im verschlüsselten Zustand bearbeitet werden. Gerade im Multi-Cloud-Computing und Machine Learning ein großer Vorteil, der viele neue Möglichkeiten eröffnet.

Welche Vorteile bietet homomorphe Verschlüsselung?

Durch kryptographische Verfahren werden Berechnungen mit den verschlüsselten Daten ermöglicht, ohne diese zu dekodieren. Die Ergebnisse von Analysen verschlüsselter und unverschlüsselter Daten unterscheiden sich dabei nicht. Geheime Keys, die die Daten entschlüsseln, werden also überflüssig. Lediglich der Besitzer der Daten hat einen Key, der die Daten mitsamt der verschlüsselt durchgeführten Berechnungen zu einem späteren Zeitpunkt im Klartext offenlegen kann. Der amerikanische Informatiker Craig Gentry, legte in seiner Dissertation 2009 das erste praktische Konzept vollständig homomorpher Verschlüsselung vor. Er beschreibt die Berechnungen mit den verschlüsselten Daten als eine undurchsichtige Box mit integrierten Handschuhen. Ohne den Kasten zu öffnen, können Anwender den Inhalt verändern, indem sie in die Handschuhöffnungen greifen.

Homomorphe Verschlüsselung –  Public-Key-Verfahren

Der Homomorphismus stammt aus der gitterbasierten Algebra. Ein Datensatz wird durch einen zweiten mit gleicher Struktur abgebildet. Da Klar- und Chiffretext strukturtreu zueinander sind, führen mathematische Berechnungen zum selben Ergebnis – egal, ob sie mit verschlüsselten oder entschlüsselten Daten durchgeführt werden. Homomorphe Verschlüsselung basiert auf dem Public-Key-Verfahren, das bei Transportverschlüsselungen verwendet wird. Es handelt sich aber nicht um eine Transportverschlüsselung, wie wir sie von Messenger-Diensten kennen. Stattdessen können mit einem Mix aus privatem und öffentlichem Schlüssel nur der Besitzer der Daten und autorisierte Nutzer:innen die Daten dechiffrieren. (AH)