iOS 18 中的同态加密

主要观点:

  • 介绍了苹果的 Wally 实现,涉及同态加密在苹果 Photos 应用中的搜索功能,包括隐藏嵌入向量、最近聚类和元数据等方面的技术和优化。
  • 讨论了同态加密的原理、操作及相关复杂度,如支持的运算、噪声积累等,还给出了简单的同态程序示例。
  • 强调对同态加密的技术理解不能替代用户同意,苹果应更 upfront 地解释相关功能。

关键信息:

  • 同态加密可实现加密数据上的运算,有同态加法和同态乘法等操作,如E(P) + E(Q) = E(P + Q)E(P) * E(Q) = E(P * Q)
  • 苹果的 Wally 实现使用部分同态加密(SHE),平衡隐私和性能,优化了相似性数学运算,但部分细节较复杂。
  • 为隐藏信息采取了多种措施,如使用 ohttp 匿名化网络、客户端发送假查询、按 epoch 处理查询等,但仍存在一定缺陷。
  • 讨论了隐私的不同理解,如将隐私视为秘密或私人所有权,苹果的 Enhanced Visual Search 更注重秘密。

重要细节:

  • 同态加密在将文本转换为向量方面表现较好,图像转换稍差。
  • 加密需满足小输入变化导致输出不可预测,否则易受攻击。
  • 同态程序通常仅支持addmul指令,比较和模运算较困难。
  • 苹果的实现中,客户端查询和服务器响应为单个 RLWE 密文,大小分别为 226kB 和 53kB。
  • 隐藏元数据时,集群返回所有索引的元数据,可使用私人信息检索技术。
  • 作者是爱好者,对该主题进行了 10 多小时研究,决定启用该功能但认为苹果应更透明。

参考文献:

脚注:

  1. 加密函数不一定是确定性的,存在噪声使其保持隐私。
  2. 苹果使用 K-means 聚类,更多集群可提高性能,但太多可能导致选错聚类。
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