科普漫谈 | 国际主流的同态加密库有哪些

在之前的文章中，我们对同态加密及其发展历程进行了介绍与梳理，本篇科普文章将对国际主流的同态加密库做一个简要的归纳与总结。

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同态加密库是什么

随着同态加密的迅速发展，各大科技巨头致力于研各自的同态加密库。

什么是同态加密库呢？你可以把它看作一个工具包，通过对同态加密的数学基础、算法实现、应用接口进行封装，让调用者能够在不了解同态加密底层逻辑的基础上，实现同态加密的应用。

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主流的同态加密库有哪些

现阶段，国际上主流的同态加密库主要有：SEAL、HElib、TFHE ，PALISADE。

除此之外，还有非常多的成熟同态加密库，如cuFHE、FHEW、FV-NFLib、HEAAN和 Lattigo等，各有其优势。

主流同态加密库的比较

1. SEAL

https://github.com/microsoft/SEAL

Microsoft SEAL 是一个由微软研究院密码学研究组的研究人员开发的同态加密库。

SEAL允许对加密的整数或实数执行加法和乘法。而其他操作，例如加密比较、排序或正则表达式，在大多数情况下无法使用此技术对加密数据进行评估。

SEAL还支持两种不同的同态加密方案。

• BFV 方案

• CKKS 方案

两种方案对比

2. HElib

https://github.com/homenc/HElib

HElib是一个IBM实现同态加密（HE）的软件库，支持“HE 汇编语言”，并且还支持 模仿了 Ctxt（密文）对象功能的Ptxt（纯文本）对象。

HElib库的更新路径

自 2018 年年中以来，HElib 一直在对可靠性、 稳健性和可维护性以及最重要的可用性进行广泛的重构，以供从事 HE 及其用途的研究人员和开发人员使用。

3. TFHE

https://github.com/tfhe/tfhe

TFHE库也广受推崇。这是一个开源的快速全同态加密库，但是在算术计算的支持上就较为有限。

谷歌开源的首个基于TFHE库的通用全同态加密（FHE）的转译器（transpiler），可以将普通的 C++程序转译为基于 TFHE 同态库的同态程序，将明文运算转换为同态密文运算。

4. PALISADE

https://gitlab.com/palisade/palisade-release

PALISADE是Duality 公司研发的一个综合的格密码库，也是现在少有的成熟稳定的格密码开源库。

PALISADE 是一个通用格密码库，目前包括以下格密码功能的有效实现：

全同态加密 (FHE)

FHE的多方扩展

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同态加密加速库

除了这几个主流的同态加密库之外，为同态加密提供底层运算支持的同态加密加速库同样也至关重要。

HEXL

https://github.com/intel/hexl

HEXL是英特尔开源的一个运算优化库，现已集成到上述提到的同态加密库SEAL、PALISADE中。

英特尔HEXL的目标是使用40至60位字长的素数来实现整数算术。为了高效实施，已实现以下功能：

快速数论变换 (NTT)

逐元素向量-向量模乘法

具有可选加法的逐元素向量标量模乘法

逐元素模乘法

       数据是宝贵的资源，借助同态加密库、利用同态加密技术，保障用户的数据安全，未来市场发展前景巨大。相信在不久的将来，各大公司必将合作以推动同态加密市场的标准化。

下期预告：

科普漫谈 | 初探格理论 

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  文案 | 刘晨      图片 | 杨雅清

本文为同态科技原创

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