Bien comprendre le chiffrement homomorphe (FHE)

Plusieurs solutions existent pour assurer la confidentialité des données sensibles. Parmi elles, le chiffrement homomorphe est une technique émergente, encore en phase d’évolution et de développement. Cette méthode de cryptage répond à de hautes exigences en matière de sécurité. Avec elle, les données ne sont jamais exposées, même pendant leur traitement. Le chiffrement homomorphe est-il une solution de sécurité optimale pour la protection de la vie privée ? Le point sur les avantages et inconvénients de cette solution de cryptage.

Qu’est-ce que le chiffrement homomorphe ?

Le chiffrement homomorphe répond à une problématique de sécurité lors d’un traitement d’informations confidentielles. Il tend à conserver des données anonymes par un système de chiffrement. Cette technologie évite ainsi l’exposition des données personnelles et apporte une nouvelle alternative à la protection de la vie privée.

L’exposition des données lors des opérations

Lorsque vous souhaitez intervenir sur vos données et réaliser des analyses à l’aide d’un algorithme, vos informations s’affichent en clair. Le contenu est donc visible, non seulement pour vous, mais aussi pour le logiciel ou le programme d’analyse. Cette opération expose la vie privée de vos clients. La protection de confidentialité n’est pas assurée.

Les limites de la sécurité du stockage d’informations dans le cloud

Les fournisseurs de service dans le cloud offrent un premier niveau de protection afin d’assurer une meilleure fiabilité dans le stockage. Le chiffrement des informations dans le cloud connaît cependant des limites en matière de sécurité. Là aussi, les différentes opérations, comme les modifications apportées par les utilisateurs, exposent les informations. Elles apparaissent en clair lorsqu’il s’agit de travailler sur les éléments confidentiels.

Le chiffrement homomorphe : un système de cryptographie asymétrique

L’application d’un chiffrement homomorphe permet de conserver la confidentialité des données, même au cours des différentes opérations réalisées. Les données restent cryptées pendant tous les calculs effectués. Les informations sont alors moins exposées. Les calculs sur les données chiffrées doivent obtenir le même résultat que le calcul opéré sur des informations ne disposant d’aucun chiffrement.

Les techniques de chiffrement homomorphique dépendent des opérations mathématiques à réaliser. Le standard RSA utilisé dans les débuts de cette technique de chiffrement est considéré comme partiellement homomorphe puisqu’il ne prend en compte que les multiplications. Aujourd’hui, la technique FHE (Fully Homomorphic Encryption) se développe pour offrir aux utilisateurs un chiffrement complètement homomorphe des données.

Comment fonctionne le chiffrement homomorphe sur les données ?

Dans le cas du chiffrement homomorphe, il est nécessaire de prendre en compte le contexte où sont effectuées les opérations arithmétiques sur des données chiffrées. Le cloud est considéré comme le domaine non fiable où les éléments stockés nécessitent d’être chiffrés. L’infrastructure interne d’une entreprise, son réseau, est perçue comme l’environnement fiable où peuvent s’exposer les données. Il s’agit ici de réaliser des opérations confidentielles dans le cloud et de les transmettre ensuite aux différents utilisateurs sur les réseaux internes de l’entreprise.

Le cas du chiffrement FHE se montre complexe. Il repose sur le cryptage asymétrique demandant des clés pour fonctionner. La gestion du chiffrement est réalisée par un HSM (Hadware Security Module), combiné à un moteur de chiffrement FHE. Ce dernier est configuré en fonction du champ de données à traiter et des calculs à opérer. Le logiciel HSM fournit au moteur FHE une clé publique pour chiffrer les données.

Le moteur FHE dispose ensuite d’une seconde clé publique pour chiffrer le traitement des données lors des opérations réalisées dans le domaine non fiable, à savoir le cloud. Le résultat obtenu est donc lui aussi chiffré, puisque la méthode homomorphe consiste à chiffrer les opérations de bout en bout. Le résultat, transféré vers le domaine fiable, peut ensuite être déchiffré par une clé privée, délivrée par le HSM.

Quelle est la différence entre cryptage et chiffrement ?

Le cryptage et le chiffrement des données reposent sur deux méthodes différentes. La cryptographie est un terme générique englobant les méthodes de sécurisation de données, par le biais de codes ou de clés de chiffrement. Le chiffrement des données nécessite l’utilisation de clés.

L’utilisation des termes « crypter des données » est impropre. Le cryptage consiste en effet à chiffrer des informations sans utiliser de clés. Vos données sont sécurisées, mais personne ne peut les ouvrir. En sécurité informatique, il est donc plus approprié de parler de chiffrement et de déchiffrement. Cette méthode utilise des clés, publiques ou privées, pour déchiffrer des messages ou des documents.

Quels sont les cas d’usage du chiffrement homomorphe ?

Le chiffrement homomorphe est une technologie en plein développement. Le chiffrement des données jusque dans la réalisation des opérations intéresse de nombreux secteurs d’activité. Avec un tel système, les intervenants n’ont plus besoin de consulter des informations confidentielles. Les secteurs financiers et bancaires, la médecine, mais aussi la grande distribution ou les télécoms sont intéressés par un tel système de cryptage.

 

Voici quelques cas concrets d’usage où le chiffrement homomorphe suscite l’intérêt.

• L’externalisation des opérations des données : pour les calculs volumineux qu’une infrastructure ne peut traiter, une entreprise peut passer par un tiers. La protection de la vie privée des utilisateurs reste assurée, le prestataire ne traitant que des données chiffrées.
• Des analyses de données chiffrées : campagnes marketing, publicités ciblées, les entreprises n’ont plus besoin d’accéder à des données privées. Les campagnes peuvent se créer à partir des informations chiffrées.
• La comparaison de deux listes de données peut se faire à partir des données chiffrées. Les utilisateurs n’ont plus à accéder aux données en clair pour récupérer les informations recherchées.
• Obtenir des diagnostics médicaux précis : les hôpitaux peuvent transférer à un algorithme d’IA puissant des données d’un patient. Les informations et documents chiffrés restent confidentiels, de bout en bout de l’échange entre l’IA et l’hôpital. Le secret médical et la vie privée ne sont pas compromis.

 

Le chiffrement homomorphe devrait offrir une sécurité accrue quant au respect de la vie privée. Il reste cependant quelques inconvénients à corriger pour obtenir un système de chiffrement fiable et optimal.

Quels sont les avantages et les limites du chiffrement homomorphe ?

Le principal avantage du chiffrement homomorphe repose sur un haut niveau de protection des données. La vie privée des utilisateurs est moins exposée. L’externalisation du traitement des données peut ouvrir des perspectives d’opérations à de multiples entreprises, jusque-là limitées par des infrastructures inadaptées au traitement d’un jeu de données surdimensionné. Avant de convaincre totalement sur le chiffrement homomorphe, les chercheurs doivent encore travailler à gommer les inconvénients du système.

Des temps de traitement des données chiffrées encore longs

Le temps des traitements des données chiffrées est nettement plus long que celui des données en clair. Plus les calculs sont importants et plus les clés générées sont longues à déchiffrer par les outils. Les résultats sont alors plus longs à obtenir ce qui, dans certains cas d’usage (comme une autorisation bancaire par exemple), peut être un frein à l’utilisation d’un chiffrement homomorphe.

Le manque de ressources humaines et matérielles pour accompagner le chiffrement homomorphe dans les entreprises

Le chiffrement homomorphe est un système de cryptage en plein déploiement, dont les outils et la technologie demandent, a minima, un niveau d’expertise, ou d’intérêt, établi. La gestion des clés de chiffrement, les bibliothèques FHE ou encore la compatibilité avec les environnements de développement (IDE) sont des points en évolution, nécessitant des ressources humaines expertes en la matière.

Aujourd’hui, le chiffrement homomorphe nécessite également un matériel adapté et l’intervention de spécialistes, peu nombreux.

Le chiffrement homomorphe peut-il être vulnérable ?

La vulnérabilité du chiffrement homomorphe est au cœur de son évolution. Les chercheurs tendent à rendre ce système de cryptage plus sécurisé. L’une des techniques utilisées pour obtenir des chiffrements sécurisés consiste à ajouter du « bruit » aux données chiffrées. Le bruit correspond à de petites variations permettant d’empêcher de remonter à la source des données sans la clé de déchiffrement.

Cette technique connaît des limites. Plus le calcul est important, plus le bruit l’est aussi, altérant directement le contenu des données chiffrées. Néanmoins, le niveau de sécurité du chiffrement homomorphe pourrait supporter les attaques d’un ordinateur quantique aux calculs puissants.

Comment peut-il influencer l’avenir de la sécurité des données ?

Le chiffrement homomorphe est un système dont les défis à relever sont encore nombreux pour assurer un usage fiable. Au fur et à mesure de l’avancée de la recherche, cette technologie de cryptage devrait apporter un haut niveau de la protection de la vie privée. Le traitement des données chiffrées évite l’exposition des informations sensibles et permet de conserver l’anonymat.

Pour atteindre cet objectif, cette technique de cryptage doit être accessible au plus grand nombre, notamment aux équipes informatiques des entreprises. Cela passe par le développement du matériel, capable de supporter le poids des calculs sur les données chiffrées. L’ajustement des temps de calcul devrait également séduire plus d’utilisateurs.

La démocratisation du chiffrement homomorphe permettra ainsi, à chaque organisation, d’apporter un niveau de sécurité supplémentaire dans le traitement des données de leurs clients. Quel que soit le secteur d’activité, cette technologie de cryptage dispose d’un haut potentiel de sécurité salué par les spécialistes. La Cyber Management School propose à ses étudiants le socle de formation nécessaire pour s’intéresser à ces projets novateurs. Découvrez l’ensemble de nos cursus pour devenir les acteurs de la cybersécurité de demain.