同态加密从理论提出到标准化经历了多个阶段，国际标准化组织及相关联盟也在其中发挥了重要作用，标准化对同态加密技术的广泛应用有着积极的推动作用。
一、同态加密的发展历程
1.全同态加密的最初设想
1978 年，密码学领域的先驱 Rivest、Adleman 和 Dertouzos 提出了全同态加密的概念，当时被称为 “隐私同态”。这一构想源于对数据处理中隐私泄露问题的深度思考，其核心目标是实现数据在加密状态下直接进行任意计算，从而确保数据所有者在分享数据时无需担心隐私泄露。在设想中，数据可通过硬件在物理隔离的处理器上完成处理，但受限于当时硬件技术水平，这一构想未能在实践中实现，却为后续的研究指明了方向。
2.早期方案的积累
1977 年诞生的 RSA 加密系统，具有乘法同态性，开启了同态加密技术探索的序幕。1982 年，Goldwasser - Micali 加密系统被提出，该系统具有加法同态性，为加密数据的加法运算提供了安全保障。1985 年，ElGamal 加密系统问世，其乘法同态特性进一步丰富了同态加密的技术体系。1999 年，Paillier 加密系统作为加性同态加密系统被提出，这些早期的部分同态加密方案，虽然只能支持单一类型的运算，但为后续全同态加密技术的发展奠定了坚实的理论和技术基础。
3.全同态加密的里程碑式突破
2009 年，密码学家 Craig Gentry 取得了重大突破，他提出了第一个基于理想格的全同态加密方案。这一方案的诞生，从理论层面证明了构建支持任意运算的同态加密系统的可行性。然而，该方案在实际应用中存在效率极低的问题，加密和解密过程耗时漫长，密文数据量庞大，使得其难以应用于实际场景。此后，2011 年至 2013 年间，BGV、BFV 等方案相继被提出，这些方案基于 LWE/RLWE 问题，引入模交换等技术，显著提升了全同态加密的运算效率和实用性，为同态加密技术走向实际应用铺平了道路。
二、标准化进程
1.国际标准化组织（ISO）：半同态加密标准的制定
2019 年 5 月，国际标准化组织（ISO）发布了同态加密标准（ISO/IEC 18033 - 6:2019），这是同态加密技术标准化进程中的重要里程碑。该标准聚焦于半同态加密领域，纳入了 ElGamal 乘法同态加密和 Paillier 加法同态加密两种成熟机制。标准对参数和密钥生成、数据加密、密文数据解密、密文数据同态运算等关键步骤进行了详细规定。例如，在 ElGamal 加密中，明确了如何选择大素数、生成元，以及私钥和公钥的生成方式；在 Paillier 加密中，对计算密文和解密的具体流程进行了规范。这些详细的规定为半同态加密技术在不同系统间的互操作提供了统一的准则，推动了该技术在金融、政务等领域的应用。
2.全同态加密标准化开放联盟：全同态加密标准的探索
2017 年 7 月，全同态加密标准化开放联盟HomomorphicEncryption.org成立，该联盟汇聚了学术界、工业界和政界的相关领域研究人员。联盟在微软研究院举办了首届全同态加密标准化研讨会，开启了全同态加密标准草案的编写工作。联盟先后发布了全同态加密安全标准、API 标准、应用标准三份白皮书，为全同态加密的标准化提供了理论框架和实践指导。截至 2020 年，联盟已成功举办五届全同态加密标准化会议，成员涵盖微软、三星 SDS、英特尔、IBM、谷歌、万事达卡等知名企业，以及 NIST、ITU 等重要机构的代表和各大高校的学者。该联盟分别于 2018 年 3 月和 11 月发布和更新了全同态加密标准草案，不断推动全同态加密技术向标准化迈进。
3.国内标准：《云计算中同态加密技术应用要求》
在国内，同态加密技术的标准化也在稳步推进。由上海市商用密码行业协会于 2023 年 6 月 30 日发布、7 月 1 日正式实施的《云计算中同态加密技术应用要求》（编号 T/SHCCIA 002 - 2023），是国内同态加密领域的重要标准。该标准由同态科技牵头，联合国家信息技术安全研究中心、上海数据交易所有限公司等多家单位共同制定。标准内容涵盖了云计算场景中同态加密技术应用的基本要求、通用安全要求、性能与精度要求等方面，明确了云计算场景中同态加密技术应用的参与方与工作时序。该标准不仅为同态加密技术提供方在云计算场景下的系统设计与开发提供了指导，也为云服务提供者和第三方评估机构对同态加密技术的应用管理和评估提供了依据。
三、标准化的推动作用
1.提供统一规范，保障技术互操作性
标准化为同态加密技术提供了统一的规范和标准，使得不同企业、机构在应用该技术时能够遵循相同的规则。以 ISO 的半同态加密标准为例，其对加密机制和运算步骤的具体规定，确保了不同系统之间在进行半同态加密相关交互时的顺利进行。在金融行业的跨机构数据合作中，基于统一标准的同态加密技术，能够实现数据在加密状态下的安全共享和协同计算，避免了因技术标准不统一导致的数据交互障碍。
2.增强安全性和可信度，消除应用顾虑
标准的制定经过了严格的审查和验证过程，遵循标准的同态加密技术在安全性和可信度方面得到了有效保障。全同态加密标准化开放联盟发布的安全标准等，明确了安全要求和规范，为用户使用同态加密技术提供了信心。在医疗数据共享场景中，医院和科研机构可以基于标准化的同态加密技术，在保障患者隐私的前提下，安全地进行数据的分析和研究，从而打消了企业和机构对数据安全的顾虑。
3.降低应用成本，促进技术普及
有了标准化的技术规范，企业和机构在开发和应用同态加密技术时，可以减少重复的研发工作和成本。同时，标准化促进了相关开源项目和商业产品的发展，使得更多的人能够获取和使用同态加密技术。例如，基于标准化的 API 接口，开发者可以更便捷地将同态加密功能集成到现有的应用系统中，降低了技术应用门槛，推动了同态加密技术在更多领域的广泛应用。
4.促进产业协同发展，推动技术融合创新
标准化使得同态加密技术在不同领域和行业之间的交流与合作更加顺畅。在云计算、区块链、联邦学习等领域，标准化的同态加密技术能够更好地与其他技术相结合。例如，在区块链应用中，同态加密技术可以实现智能合约在加密数据上的安全执行，实现数据在不同场景下的安全共享和处理，推动整个产业的协同发展和技术融合创新。
四、面临的挑战
1.安全性证明的严谨性难题
同态加密的安全性依赖严格的数学证明，如 IND - CPA 安全、语义安全等。然而，部分方案的证明可能存在漏洞或依赖未经充分验证的假设，例如某些基于格问题的方案，其平均情况困难性尚未得到完全证明。在标准化过程中，需要组织密码学领域的顶尖专家对算法进行多轮严格的安全审计，确保算法的安全性，避免因证明缺陷导致实际应用中的安全风险。
2.隐私与合规冲突困境
同态加密的核心价值在于实现 “数据可用不可见”，但在医疗、金融等高度监管领域，数据使用需严格符合隐私法规，如中国《个人信息保护法》、欧盟 GDPR 等。在标准化过程中，需要明确加密数据的所有权、使用权边界，以及数据解密后的合规存储和销毁机制。例如，在医疗数据跨境共享场景中，如何在保障患者隐私的前提下，满足不同国家和地区的法规要求，是标准化面临的一大挑战。
3.密钥管理的复杂性挑战
同态加密的密钥，尤其是全同态加密（FHE）的私钥，规模庞大，可能达到数十 MB 甚至更大，传统密钥管理系统（KMS）难以支持其生成、存储、分发和更新。标准化需要制定适配同态加密的密钥生命周期管理规范，包括硬件安全模块（HSM）集成、基于门限密码学的密钥分片存储等技术方案，以防止密钥泄露导致的数据安全事故。
4.场景需求碎片化难题
同态加密的潜在应用场景广泛，涵盖云计算、金融、医疗、物联网等领域，但不同领域对加密功能、性能、安全性的需求差异显著。在金融场景中，需要支持高精度数值计算和乘法同态，并且对延迟敏感，要求达到毫秒级响应；在医疗场景中，需要处理高维数据，如医学影像、基因组数据，要求密文压缩和批量同态运算。标准化需要兼顾通用性与行业定制化，可能需要制定分层标准，如基础算法层、行业应用层等，但如何合理划分层次并避免标准碎片化是一个难点。
5.与现有系统的兼容性障碍
企业现有的 IT 架构，如云计算平台、数据库、机器学习框架等，大多未集成同态加密模块。标准化需要定义统一的 API 接口、数据格式和协议，如支持同态加密的 SQL 查询语法、机器学习框架的密文输入接口等。然而，改造现有系统的成本高昂，且不同厂商的技术栈差异较大，容易导致兼容性问题，增加了标准化的难度。
6.性能评估缺乏统一基准
同态加密方案的性能指标，如加密 / 解密时间、同态运算吞吐量、内存占用等，缺乏标准化测试基准。以 BFV 方案为例，不同的实现由于优化程度不同，性能差异悬殊。标准化需要制定基准测试套件，包括针对常见运算的测试用例、数据集等，但如何在保证测试全面性的同时，确保其可操作性，是标准化进程中需要解决的问题。
五、突破挑战的关键路径
同态加密标准化是一项长期、复杂的系统工程，需要从多个方面协同推进：
1.分阶段推进标准化
优先制定半同态加密和轻量化全同态加密的行业应用标准，满足当前部分场景的需求，逐步完善全同态加密（FHE）的基础算法标准，为未来技术发展奠定基础。
2.建立跨领域协作机制
由政府主导，联合学术界、产业界、标准化组织成立专项工作组，共同协调技术路线、专利布局和测试基准，打破领域壁垒，实现资源共享与协同创新。
3.推动开源生态建设
通过开源项目，如 OpenFHE，降低技术使用门槛，促进代码实现的标准化和互操作性，吸引更多开发者参与技术改进和应用创新。
4.前瞻性布局后量子安全
将后量子同态加密纳入国家密码发展战略，支持前沿理论研究与工程化试点，提前应对量子计算对同态加密技术带来的安全威胁。
