Original title: Výpočty se zachováním důvěrnosti s využitím homomorfního šifrování
Translated title: Confidentiality-preserving computations using homomorphic encryption
Authors: Rybár, Matej ; Ricci, Sara (referee) ; Člupek, Vlastimil (advisor)
Document type: Master’s theses
Year: 2024
Language: eng
Publisher: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií
Abstract: [eng] [cze]
Táto diplomová práca skúma homomorfné šifrovanie, zameriavajúc sa na teoretické základy, bezpečnostné princípy a praktické aplikácie. Pre svoju výkonnosť a bezpečnosť bola vybraná knižnica TFHE vo svojej Rust variante (TFHE-rs). Bol vyvinutý scenár vojenského použitia zahŕňajúci systém Military Grid Reference System (MGRS) na demonštráciu bezpečného cloudového výpočtu. Implementovali sme homomorfné algoritmy pre konverziu MGRS, výpočet druhých odmocnín, reprezentáciu IEEE 754, algoritmus pre výpočet druhých odmocnín pomocou celých čísel, algoritmus pre výpočet druhých odmocnín pomocou desatinných čísel a SHA-256 hashing. Výkonnostné testy ukázali, že homomorfný algoritmus pre výpočet druhých odmocnín vyžadoval približne 22 sekúnd a SHA-256 približne 10 sekúnd. Práca opisuje celý proces od prijatia MGRS koordinátov po vrátenie vypočítanej vzdialenosti spolu s jej hashom, pričom podrobne opisuje bezpečnú klient-server architektúru. Docker Compose simuloval cloudové prostredie, pričom Ansible automatizoval nasadzovanie. Frontend, vyvinutý pomocou React a Leaflet, poskytuje interaktívne rozhranie. Úspešná implementácia zdôrazňuje uskutočniteľnosť a význam homomorfného šifrovania pri zvyšovaní bezpečnosti dát. This master's thesis examines homomorphic encryption, focusing on theoretical foundations, security principles, and practical applications. The TFHE library's Rust variant (TFHE-rs) was selected for its performance and security. A military usage scenario involving the Military Grid Reference System (MGRS) was developed to demonstrate secure cloud computing. Homomorphic implementations of MGRS conversion, square root calculations, IEEE 754 floating-point representation, integer-based square root, floating-point square root, and SHA-256 hashing were created. Performance benchmarks showed the homomorphic floating-point square root required approximately 22 seconds and SHA-256 about 10 seconds. The thesis describes the process from receiving MGRS coordinates to returning the computed distance with its hash, detailing a secure client-server architecture. Docker Compose simulated the cloud environment, with Ansible automating deployment. The frontend, developed with React and Leaflet, provides an interactive interface. The successful implementation highlights the feasibility and significance of homomorphic encryption for enhancing data security.
Keywords: homomorfné šifrovanie; military grid reference system; výpočty zachovávajúce dôvernosť; confidentiality-preserving computation; homomorphic encryption; military grid reference system

Institution: Brno University of Technology (web)
Document availability information: Fulltext is available in the Brno University of Technology Digital Library.
Original record: https://hdl.handle.net/11012/246097

Permalink: http://www.nusl.cz/ntk/nusl-616260


The record appears in these collections:
Universities and colleges > Public universities > Brno University of Technology
Academic theses (ETDs) > Master’s theses