加密算法革命性突破,数据保护难题得解?

2021-09-15 08:41:03
Peter Wayner
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同态加密的想法是,重新设计计算算法,以便算法可以处理加密值。如果数据没有解密,它就不会泄露出去。有很多积极的研究工作已经获得实用性不一的算法。

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构建自己的云集群

它们是价格不到50美元的小计算机。几个四年级学生将这些设备连起来参加了科学展览会。它们是便宜的装置,但并不意味着它们对实际工作没有多大用处。这就是为什么一些人正在用机架扩建Raspberry Pi集群,这些机架塞满小型Linux节点,这些Linux节点搭配四个ARM核心的芯片,耗电量很小。

有很多理由避免这个想法:大型系统效率高得多,它们可以提供数十个核心,运行数十个线程,并共享大量的内存和磁盘组,负载变得很大时,它们可以轻松完成工作。

但是使用更小的独立机器提供了冗余性,因为它们是独立的。你可能认为自己的实例与其他虚拟机是分开的,但它们通常共享同一个CPU,可能有几十个甚至几百个虚拟机。带有独立电路板的独立机器提供了安全性和冗余性。

然而,最大的优点可能还是价格,这些集群可能比各大云中的一些实例便宜得多。当然,一些云机器每月仅需5美元,一年后Raspberry Pi会开始显得更便宜。

像这样的集群允许大规模并行算法随意运行。许多最引人入胜的问题需要快速处理大量收集的数据,这些任务常常不需要按顺序完成。有了这些机器,程序员不仅可以思考天生并行的算法,还可以开始构建和部署它们。

这个趋势还沿用了一些主流云服务采用解决方案的方式,这类解决方案提供了将数据传回到本地的混合方案。一些人想要省钱,一些人想要安全,一些人想要保障。

潜在的首批采用者:有庞大数据集需要并行分析的公司。

未来五年成功的可能性:很高。已经有集群在部署。

同态加密

使用数据向来是加密界的薄弱环节。用一种相当安全的加密算法严加保护信息很简单,多年来,标准算法(AES、SHA和DH)已经受住了数学家和黑客们的持续攻击。问题是,如果你想对数据做些什么,就需要解密数据,这使数据留在内存中,因而通过任何普通漏洞溜进来的人都能窥视。

同态加密的想法是,重新设计计算算法,以便算法可以处理加密值。如果数据没有解密,它就不会泄露出去。有很多积极的研究工作已经获得实用性不一的算法。一些基本的算法可以完成简单的任务,比如查找表中的记录。较复杂的算术较棘手,算法非常复杂,就连执行简单的加减法也可能需要数年时间。如果你的计算很简单,可能发现处理加密的数据更安全、更简单。

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作为该领域的领导者之一,IBM一直通过为希望在应用程序中添加同态加密功能的Linux、iOS和MacOS开发人员提供工具包来推动研究工作。

潜在的首批采用者:必须保护隐私的医疗研究人员、金融机构和数据密集型行业。

未来五年成功的可能性:有高有低。一些基本算法通常被用于保护数据。复杂的计算仍然太慢。

无处不在的三录仪

影片《星际迷航》中的大多数技术仍然遥不可及,但是我们已经习惯了把所谓的"通讯器"放在口袋里。如果要说有什么不同的话,那就是目前这一代手机的颜值比Kirk和Spock会使用的翻盖手机高得多。

我们社会的下一个目标可能就是三录仪(tricorder),这是在《星际迷航》中医疗小组用来诊断疾病和查看人体内脏的一种设备。好消息是,电影编剧从来没有具体明确三录仪是干什么用的。我们知道激光器可以杀人或将人击昏,但三录仪本质上是McCoy博士手中的道具。

一些研究人员已经把三录仪挂在嘴边。一群研究人员在研制可塞入口袋的"DNA三录仪",可以解码DNA序列。还有人已经组装了一个数字听诊器、心电图传感器、肺传感器和手指采血取样器。高通公司将三录仪定义为一种能够捕捉5种生命体征,并可能诊断13种疾病的设备。

但是我们可以做得更多。目前,CT和MRI扫描设备又大又贵,需要精密的辐射发射体和过冷传感器。但是由于手机信号发射塔,单点辐射源无处不在。如果可以做出这种辐射的传感器,灵敏度和分辨率只有调到可见光谱的数字相机的一小部分,那么GPU的计算能力应该可以开始解读我们人体的内部结构。来自附近信号发射塔或电视台的信号也可以充当因各身体组织而衰减的单点辐射源。

潜在的首批采用者:从外科医生到事故现场急救人员的所有人,患有慢性病和忧郁症的家庭用户将是忠实拥趸。

未来五年发生的可能性:很低。这取决于你认为三录仪能做什么。像测量血氧这样的基础款很简单,已经面市了。然而,发现深藏在胰腺内的肿瘤还需要更长时间。

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