jjzjj

TenSEAL库介绍:如何开始同态加密

咸鱼菲菲 2024-05-27 原文

TenSEAL库:

TensSEAL是一个python的第三方库,是一个方便的同态加密库。他并不是一个原生库,而是Microsoft SEAL(一个C++库)的python接口。实现了BFV和CKKS两种同态加密算法,可以直接对tensor进行加密,隐藏了很多具体细节,可以很容易上手编写同态加密的代码。是一款新手友好性的同态加密库。

库的安装是比较简单的,可以用以下命令简单安装:

pip install tenseal

这是他的github上的地址github官网

公钥与私钥

由于TenSEAL库实现的是公钥加密算法,所以这一小节简单介绍以下公钥加密的思想。

加密呢,就是对一个消息也叫明文,比如m=1,进行某种变换,成为一个无法识别的随机数c,我们把这个随机数c叫做密文。可以用一个函数表示加密过程,其中表示密钥。将密文还原为明文的操作叫做解密,可以用表示。

时,也就是加密和解密使用的密钥是相同的,这种加密方案是对称加密,也叫做私钥密码体制。这个密钥只能由加密方和解密方知道,为了保证明文不被泄露,密钥不能透露给其他人。

然而这种方法在很多时候使用起来并不是特别方便,尤其是加密的双方需要协商一个共同的私钥。而且,有时候,有很多人都是加密者,但是解密的只能是特定的人。比如要收集员工的一些个人信息,这些个人信息只希望被老板知道,而不愿让其他员工也知道。这时公钥密码体制就可以发挥作用了。

公钥密码体制有两个不同的密钥,公钥pk和私钥sk,其中公钥pk用来进行加密,sk用来解密。加密的公钥可以公开,使得每个人都可以加密,但是只有拥有私钥的人才能解密。

这就是公钥和私钥密码的简单的理解。

下面我们来看如何用TenSEAL生成公私钥(以BFV的为例)。

import tenseal as ts

ctx=ts.context(ts.SCHEME_TYPE.BFV,poly_modulus_degree=4096,plain_modulus=1032193)
if ctx.is_private():
    print("This context is private!")
if ctx.is_public():
    print("This context is public!")

TenSEAL中定义了一个context的对象用于封装加解密所需要的参数,里面包含了密钥。在导入tenseal包之后,就可以实例化一个context对象,输入需要的参数来生成公钥和私钥了。

但是,值得注意的是,在context的初始化时,公钥和私钥都是放在context对象里面的。也就是这时的context是私有的。

如果我们需要将这个产生的公钥发布出去,那么,要做的第一件事情就是将私钥分离。下面这段代码展示了如何提取私钥并将私钥从context对象中删掉。

sk=ctx.secret_key()
ctx.make_context_public()
if ctx.is_private():
    print("This context is private!")
if ctx.is_public():
    print("This context is public!")

这时候的context就是public的,可以将他公开了。这样子,别人就可以通过这个context来加密。

BFV加解密的简单演示

在得到了context之后,就可以进行加密了。

m1=[1,2,3,4,5]
m2=[5,4,3,2,1]

c1=ts.bfv_vector(ctx,m1)
c2=ts.bfv_vector(ctx,m2)

print("m1 is ",c1.decrypt(sk))
print("m2 is ",c2.decrypt(sk))

在TenSEAL中的加密,并不是直接提供加密函数,而是使用bfv_vector这样含有加密方案名称的方法。他将编码和加密结合到了一起,我只需要传入需要加密的明文就可以了。同时加密是需要提供公钥的,也就是我们生成的那个context对象。

在加密完成后,得到的是一个密文对象,里面包含了公钥等信息。需要解密的话,可以调用密文对象的decrypt方法。解密时,需要传入私钥sk。

当然,如果你在加密时使用的context中含有私钥,那么解密的时候可以不用传入私钥。当加密时使用的公钥和解密传入的私钥不一致的时候,显然就会失败。我想这也是密文对象里面包含公钥的原因之一。

我们加密了两个明文向量,接下来展示一下BFV支持的同态运算。

#homomorphic addition
c3=c1+c2
print("The sum is ",c3.decrypt(sk))

#homomorphic scale
c4=2*c1
print("2 times of m1 is ",c4.decrypt(sk))

#homomorphic multiplication
c5=c1*c2
print("The product is ",c5.decrypt(sk))

接下来就可以开始你的愉快的同态探索之旅啦!

下面是演示的完整代码:

import tenseal as ts

ctx=ts.context(ts.SCHEME_TYPE.BFV,poly_modulus_degree=4096,plain_modulus=1032193)
if ctx.is_private():
    print("This context is private!")
if ctx.is_public():
    print("This context is public!")
    
sk=ctx.secret_key()
ctx.make_context_public()
if ctx.is_private():
    print("This context is private!")
if ctx.is_public():
    print("This context is public!")

m1=[1,2,3,4,5]
m2=[5,4,3,2,1]

c1=ts.bfv_vector(ctx,m1)
c2=ts.bfv_vector(ctx,m2)

print("m1 is ",c1.decrypt(sk))
print("m2 is ",c2.decrypt(sk))

#homomorphic addition
c3=c1+c2
print("The sum is ",c3.decrypt(sk))

#homomorphic scale
c4=2*c1
print("2 times of m1 is ",c4.decrypt(sk))

#homomorphic multiplication
c5=c1*c2
print("The product is ",c5.decrypt(sk))

有关TenSEAL库介绍:如何开始同态加密的更多相关文章

  1. ruby - 如何使用 Nokogiri 的 xpath 和 at_xpath 方法 - 2

    我正在学习如何使用Nokogiri,根据这段代码我遇到了一些问题:require'rubygems'require'mechanize'post_agent=WWW::Mechanize.newpost_page=post_agent.get('http://www.vbulletin.org/forum/showthread.php?t=230708')puts"\nabsolutepathwithtbodygivesnil"putspost_page.parser.xpath('/html/body/div/div/div/div/div/table/tbody/tr/td/div

  2. ruby - 如何从 ruby​​ 中的字符串运行任意对象方法? - 2

    总的来说,我对ruby​​还比较陌生,我正在为我正在创建的对象编写一些rspec测试用例。许多测试用例都非常基础,我只是想确保正确填充和返回值。我想知道是否有办法使用循环结构来执行此操作。不必为我要测试的每个方法都设置一个assertEquals。例如:describeitem,"TestingtheItem"doit"willhaveanullvaluetostart"doitem=Item.new#HereIcoulddotheitem.name.shouldbe_nil#thenIcoulddoitem.category.shouldbe_nilendend但我想要一些方法来使用

  3. python - 如何使用 Ruby 或 Python 创建一系列高音调和低音调的蜂鸣声? - 2

    关闭。这个问题是opinion-based.它目前不接受答案。想要改进这个问题?更新问题,以便editingthispost可以用事实和引用来回答它.关闭4年前。Improvethisquestion我想在固定时间创建一系列低音和高音调的哔哔声。例如:在150毫秒时发出高音调的蜂鸣声在151毫秒时发出低音调的蜂鸣声200毫秒时发出低音调的蜂鸣声250毫秒的高音调蜂鸣声有没有办法在Ruby或Python中做到这一点?我真的不在乎输出编码是什么(.wav、.mp3、.ogg等等),但我确实想创建一个输出文件。

  4. ruby-on-rails - 如何验证 update_all 是否实际在 Rails 中更新 - 2

    给定这段代码defcreate@upgrades=User.update_all(["role=?","upgraded"],:id=>params[:upgrade])redirect_toadmin_upgrades_path,:notice=>"Successfullyupgradeduser."end我如何在该操作中实际验证它们是否已保存或未重定向到适当的页面和消息? 最佳答案 在Rails3中,update_all不返回任何有意义的信息,除了已更新的记录数(这可能取决于您的DBMS是否返回该信息)。http://ar.ru

  5. ruby-on-rails - 'compass watch' 是如何工作的/它是如何与 rails 一起使用的 - 2

    我在我的项目目录中完成了compasscreate.和compassinitrails。几个问题:我已将我的.sass文件放在public/stylesheets中。这是放置它们的正确位置吗?当我运行compasswatch时,它不会自动编译这些.sass文件。我必须手动指定文件:compasswatchpublic/stylesheets/myfile.sass等。如何让它自动运行?文件ie.css、print.css和screen.css已放在stylesheets/compiled。如何在编译后不让它们重新出现的情况下删除它们?我自己编译的.sass文件编译成compiled/t

  6. ruby - 如何将脚本文件的末尾读取为数据文件(Perl 或任何其他语言) - 2

    我正在寻找执行以下操作的正确语法(在Perl、Shell或Ruby中):#variabletoaccessthedatalinesappendedasafileEND_OF_SCRIPT_MARKERrawdatastartshereanditcontinues. 最佳答案 Perl用__DATA__做这个:#!/usr/bin/perlusestrict;usewarnings;while(){print;}__DATA__Texttoprintgoeshere 关于ruby-如何将脚

  7. ruby - 如何指定 Rack 处理程序 - 2

    Rackup通过Rack的默认处理程序成功运行任何Rack应用程序。例如:classRackAppdefcall(environment)['200',{'Content-Type'=>'text/html'},["Helloworld"]]endendrunRackApp.new但是当最后一行更改为使用Rack的内置CGI处理程序时,rackup给出“NoMethodErrorat/undefinedmethod`call'fornil:NilClass”:Rack::Handler::CGI.runRackApp.newRack的其他内置处理程序也提出了同样的反对意见。例如Rack

  8. ruby - 如何每月在 Heroku 运行一次 Scheduler 插件? - 2

    在选择我想要运行操作的频率时,唯一的选项是“每天”、“每小时”和“每10分钟”。谢谢!我想为我的Rails3.1应用程序运行调度程序。 最佳答案 这不是一个优雅的解决方案,但您可以安排它每天运行,并在实际开始工作之前检查日期是否为当月的第一天。 关于ruby-如何每月在Heroku运行一次Scheduler插件?,我们在StackOverflow上找到一个类似的问题: https://stackoverflow.com/questions/8692687/

  9. ruby-on-rails - 如何从 format.xml 中删除 <hash></hash> - 2

    我有一个对象has_many应呈现为xml的子对象。这不是问题。我的问题是我创建了一个Hash包含此数据,就像解析器需要它一样。但是rails自动将整个文件包含在.........我需要摆脱type="array"和我该如何处理?我没有在文档中找到任何内容。 最佳答案 我遇到了同样的问题;这是我的XML:我在用这个:entries.to_xml将散列数据转换为XML,但这会将条目的数据包装到中所以我修改了:entries.to_xml(root:"Contacts")但这仍然将转换后的XML包装在“联系人”中,将我的XML代码修改为

  10. ruby - 如何使用文字标量样式在 YAML 中转储字符串? - 2

    我有一大串格式化数据(例如JSON),我想使用Psychinruby​​同时保留格式转储到YAML。基本上,我希望JSON使用literalstyle出现在YAML中:---json:|{"page":1,"results":["item","another"],"total_pages":0}但是,当我使用YAML.dump时,它不使用文字样式。我得到这样的东西:---json:!"{\n\"page\":1,\n\"results\":[\n\"item\",\"another\"\n],\n\"total_pages\":0\n}\n"我如何告诉Psych以想要的样式转储标量?解

随机推荐