畢業設計日志——HElib同態加密庫學習筆記（四）

安裝完成了HElib庫后，上網查閱相關資料，掌握了了基本的使用方法。本章中我記錄了一些HElib庫中重要的類，以及如何使用它們。同時我會講解一些代碼案例來說明具體的使用方法。

首先，進行參數的初始化：

long p = 1021; // Plaintext base [default=2], should be a prime number
long r = 1;    // Lifting [default=1]
long L = 16;   // Number of levels in the modulus chain [default=heuristic]
long c = 3;    // Number of columns in key-switching matrix [default=2]
long w = 64;   // Hamming weight of secret key
long d = 0;    // Degree of the field extension [default=1]
long k = 128;  // Security parameter [default=80]
long s = 0;    // Minimum number of slots [default=0]
long m = FindM(k,L,c,p, d, s, 0); //Specific modulus

 

然后，創建context上下文對象：

FHEcontext context(m, p, r);
buildModChain(context, L, c);

補充：FHEcontext類：初始化所必須的類，程序根據初始化的參數生成FHEcontext對象，進而通過FHEcontext對象生成同態加密的公私鑰。

 

然后，創建一個多項式用來加密：

ZZX G = context.alMod.getFactorsOverZZ()[0];

補充：ZZX類：生成EncryptedArray所必須的。

 

然后，使用context對象生成公私鑰：

FHESecKey secretKey(context);
const FHEPubKey& publicKey = secretKey;
secretKey.GenSecKey(w);

補充：

FHESecKey類：同態加密私鑰類

FHEPubKey類：同態加密公鑰類

 

然后，使用公鑰加密，同時使用Ctxt類來保存密文：

Ctxt ctx1(publicKey);
Ctxt ctx2(publicKey);

publicKey.Encrypt(ctx1, to_ZZX(2));　　//對“2”進行加密
publicKey.Encrypt(ctx2, to_ZZX(3));　　//對“3”進行加密

補充：Ctxt是同態加密的密文類。

 

然后，進行密文運算，這里將2和3的密文相加：

Ctxt ctSum = ctx1;
ctSum += ctx2;

 

然后，對結果密文進行解密，要創造一個多項式來保存解密結果：

ZZX ptSum;
secretKey.Decrypt(ptSum, ctSum);

補充：EncryptedArray類：貫穿整個同態加密的代碼，用於將vector<long>編碼成同態加密的明文對象，對於數據進行同態加密和解密，用於將明文對象解碼成vector<long>，說白了就是在用戶的輸入內容（即需要被加密的信息）和HElib庫中可以進行加密解密操作的對象（Ctxt和ZZX）建立了橋梁。

 

以下是完整的代碼，編寫文件SimpleFHESum.cpp：

#include "FHE.h"
#include <iostream>

using namespace std;

int main(int argc, char **argv)
{
    long p = 1021;
    long r = 1;
    long L = 4;
    long c = 2;
    long k = 80;
    long s = 0;
    long d = 0;
    long w = 64;

    cout << "finding m..." << flush;
    long m = FindM(k,L,c,p,d,s,0);
    cout << "m = "<< m << endl;

    cout << "Initializing context..." << flush;
    FHEcontext context(m,p,r);  //initialize context
    buildModChain(context, L, c);  //modify the context
    cout << "OK!" << endl;

    cout << "Creating polynomial..." << flush;
    ZZX G = context.alMod.getFactorsOverZZ()[0];  //creates the polynomial used to encrypted the data
    cout << "OK!" << endl;

    cout << "Generating keys..." << flush;
    FHESecKey secretKey(context);  //construct a secret key structure
    const FHEPubKey& publicKey = secretKey;  //An "upcast": FHESecKey is a subclass of FHEPubKey
    secretKey.GenSecKey(w);  //actually generate a secret key with Hamming weight w
    cout << "OK!" << endl;


    Ctxt ctxt1(publicKey);
    Ctxt ctxt2(publicKey);

    publicKey.Encrypt(ctxt1, to_ZZX(2));  //encrypt the value 2
    publicKey.Encrypt(ctxt2, to_ZZX(3));  //encrypt the value 3

    Ctxt ctSum = ctxt1;  //create a ciphertext to hold the sum and initialize it with Enc(2)
    ctSum += ctxt2;

    ZZX ptSum;  //create a ciphertext to hold the plaintext of the sum
    secretKey.Decrypt(ptSum, ctSum);

    cout << "2 + 3 = " << ptSum[0] << endl;

    return 0;

 

至於如何編譯運行這段代碼，可以參考我的上一篇博客，點擊這里

要想深入理解HElib庫，必須認真學習同態加密的知識，同態加密是密碼學領域里的一顆璀璨的明珠，想要深入學習的同學可以參考這里。

之后的一些筆記我也會記錄一些我學習同態加密的筆記，希望能與大家分享，多多交流~~~~~~

 

參考資料：

https://blog.csdn.net/qi_1221/article/details/80065714

https://blog.csdn.net/LOVETEDA/article/details/84952037

https://www.8btc.com/article/547923