CN119449260A 一种全同态加解密方法和计算装置 （华为技术有限公司）

本申请实施例公开了一种全同态加解密方法和计算装置，用于对密文进行全域可编程自理请求对LWE密文进行同态运算后，第一计算装2使用明文模数和所述噪声值将消息编码为编码数据，所述编使用所述随机向量和所述私钥将所述编码数据加密为容错将所述自举密钥和至少一个所述LWE密文发送给接收所述第二计算装置发送的同态运算结果，所述同态运算结根据所述数据处理请求对至少一个所述LWE密文进行将所述随机向量和取模运算得到的第一参数值组成将所述私钥与所述目标向量的内积与所述第二参数值将所述私钥进行RGSW加密得到自举密钥。接收第一计算装置发送的自举密钥和至少一个容错学在所述同态运算规则包括一元非线性函数的情况下，根据至少一个所述LWE密文和所根据所述测试多项式和所述自举密钥将所述待自举LWE密文进根据盲旋转得到的环上容错学习RLWE密文生成已自举根据所述同态运算规则和所述已自举LWE密文确定同态36.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据至根据所述一元非线性函数的自变量从所述至少一个所述LWE密文中选取待自举LWE密根据所述线性运算规则从至少一个所述LWE密文中选按照所述线性运算规则将选取的LWE密文进行在线性运算结果为一元非线性函数的输入数据的情况下，将所9.根据权利要求5至8中任一项所述的方法，其特征在于，处理向量和待处理参数值，所述根据所述测试多项式和自举密钥将所述待自举LWE密文进钥对应的公式为acco(xe:"-1)·bsk;+acc,所述acc为累加器的变量组，ai”为所述待处理向密钥，所述自举密钥对应的公式为acco((xet"-1)·bski,o+(x-at"-1)bsk,)+acc,所述acc加密模块，用于从高斯分布中选取噪声值；使用明文模4随机向量和所述私钥将所述编码数据加密为所述发送模块还用于将数据处理请求发送给所述第接收模块，用于接收所述第二计算装置发送的同态运算结果，所述第二计算装置根据所述数据处理请求对至少一个所述LWE密文进行同模参数值对密文模数进行取模运算；将所述随机向量和取模运算得到的第一参数值组成16.根据权利要求13至15中任一项所述的计算装置，其特征在于，所述计算装置还包所述接收模块还用于接收所述第一计算装置发送的数据包括一元非线性函数的情况下，根据至少一个所述LWE密文和所述一元非线性函数确定待元非线性函数的自变量从至少一个所述LWE密文中选取待算规则从至少一个所述LWE密文中选取LWE密文；按照所述线性运算规则将选取的LWE密文5步骤A：将所述累加器的变量组的第一变量设置为0钥对应的公式为acco(xet"-1)·bsk,+acc,所述acc为累加密钥，所述自举密钥对应的公式为acco((xer"-1)·bski,o+(x-er"-1)·bsk:1)+acc,所述acc27.一种包含指令的计算机程序产品，其特征在于，当所述指令被计算设备集群运行6此上述方法的m的取值范围为[0y才能保证自举结果正确，在编码数据中噪声位于编码数发送给第二计算装置后，第二计算装置根据数据处理请求对至少一个LWE密文进行同态运[0007]由于编码数据等于明文模数与噪声值的乘积与消息值之和且消息值小于明文模系数的测试多项式对该编码数据对应的LWE密文进行全域可编程自举，因此具有更大的适待取模参数值对密文模数进行取模运算；将随机向量和取模运算得到的第一参数值组成7态运算规则包括一元非线性函数的情况下，根据至少一个LWE密文和一元非线性函数确定则能够对多个LWE密文进行同态加法运算。在同态运算规则包括线性运算规则以及一元非LWE密文中选取待自举LWE密文。这样可以对第一计算装置发送的全部或部分LWE密文进行[0016]在第二方面的另一种可能的实现方式中，根据至少一个LWE密文和一元非线性函8[0021]在第二方面的另一种可能的实现方式中，根据测试多项式和自举密钥将待自举LWE密文进行盲旋转包括步骤A至步骤F，步骤A包括:将累加器的变量组的第一变量公式为acco(xe"t"-1)·bski+acc,acc为累加器的变量组，ai”为待处理向量的第i个元素，[0023]在第二方面的另一种可能的实现方式中，自举密钥包括第一子密钥和第二子密钥，自举密钥对应的公式为acco((xet"-1)·bsk,,+(x-er'-1)·bsk,1)+acc,acc为累加器的[0029]第八方面提供了一种包含指令的计算机程序产品，当指9[0056]bp=-aRSP+LSB_Encode(m')=-aRSR+m'+te'.私钥sR取自ternary分布{_1,0,1}/为使用该LWE密文加密的消息是RLWE加密明文多项式的常户数据可以包括但不限于消息、用户身份信息和医疗数据。将m1,m2,...,md加密为c1,据存储云服务器22。云服务器22收到终端21发送的数据处理请求后，云服务器22将c1,c2,...,cd进行同态运算，然后将同态运算结果cf发送给终端21，终端21将cf解密为f(m1,[0081]加密模块301用于从高斯分布中选取噪声值；使用明文模数和噪声值将消息编码[0087]在另一个可选实施例中，解密模块304具体用于将私钥与目标向量的内积与第二[0089]模块作为软件功能单元的一种举例，加密模块301可以包括运行在计算实例上的[0090]同样，用于运行该代码的多个主机/虚拟机/容器可以分布在同一个虚拟私有云服务器等。或者，加密模块301也可以是利用专用集成电路(application_specific[0092]加密模块301包括的多个计算设备可以分布在相同的region中，也可以分布在不任意步骤，解密模块304可以用于执行图5所示实施例中全同态加解密的方法中的任意步[0095]在一个可选实施例中，同态运算模块402具体用于根据一元非线性函数的自变量[0096]在另一个可选实施例中，同态运算模块402具体用于根据线性运算规则从至少一个LWE密文中选取LWE密文；按照线性运算规则将选取的LWE密文进行线性运算；在选取的[0099]模块作为软件功能单元的一种举例，同态运算模块402可以包括运行在计算实例[0100]同样，用于运行该代码的多个主机/虚拟机/容器可以分布在同一个虚拟私有云[0101]模块作为硬件功能单元的一种举例，同态运算模块402可以包括至少一个计算设备，如服务器等。或者，同态运算模块402也可以是利用专用集成电路(application_specificintegratedcircuit，ASIC)实现、或可编程逻辑器件(programmablelogicdevice，PLD)实现的设备等。其中，上述PLD可以是复杂程序逻辑器件(complexprogrammablelogicaldevice，CPLD)、现场可编程门阵列(field_programmablegate[0102]同态运算模块402包括的多个计算设备可以分布在相同的region中，也可以分布解密的方法中不同的步骤来实现第二计算装置的全[0106]当高斯分布的标准差大于或等于3.一高斯分布的噪声值加密的安全性低于使用后一高斯分布的编码数据的值有N种可能。[0115]根据步骤501至步骤504可以将d个消息加密为d个LWE[0120]同态运算规则包括一元非线性函数和/或线性运算规则。一元非线性函数的自变文可编程自举后得到的已自举LWE密文或者基于线性运算规则计算得到的LWE密文中的一待自举LWE密文。该待自举LWE密文是从至少一个LWE密文中选出的且作为一元非线性函数[0123]例如，LWE(m1)是一元非线性函数f(x)＝3x2的输入数据，确定LWE(m1)为待自举性运算规则从至少一个LWE密文中选取LWE密文；按照线性运算规则将选取的LWE密文进行取的LWE密文的线性运算结果作为待自举=y2[0140]另一可选的，自举密钥包括第一子密钥和第二子密钥，自举密钥对应的公式为acco((xei"-1)·bsk,o+(x-"t'-1)·bsk:)+acc,acc为累加器的变量组，ai”为待处理向量[0148]第二计算装置将待自举LWE密文进行可编程自举后，基于同态运算规则的剩余规举LWE密文进行了同态的一元非线性函数运算。每次可编程自举可以实现一次一元非线性[0154]再次，LWE密文具有良好的安全性，LWE密文的接收方无法识别LWE密文对应的消bsky=RGSW;(si)=(ctall…Ilctay-1)+s,G.其中，si为私钥的第i个元素，bski为自举密钥的第可以用ctoll…Ilcta,-1表示。gadget矩阵满足G=In8gT,In表示单位矩阵，表示张量积。gTacco((xt"-1)·bsk,o+(x-dtr'-1)·bsk)+acc时，步骤A至步骤F分别对应步骤701至步骤[0159]下面结合图6对使用该自举密钥bski进行盲旋转的过程进行介绍，在一个可选实[0163]步骤604、acc=acco(xetr"-1)·bski+acc.acc为累加器的变量组，ai”为待自举向=_1,m＝1则m+te＝1_t，此时Xm+te＝X1_t。由于testP中f(1)Xt_1与X1_t的乘积为常数项，[0172]步骤704：acc=acco((xei"-1)·bskio+(x-"i"-1)·bskin)+acc.acc为累加器的变[0175]经过累加器计算后，可以确定testpsx"-zat's,当待自举LWE密文为第一计算装置=_1,m＝1则m+te＝1_t，此时Xm+te＝X1_t。由于testP中f(1)Xt_1与X1_t的乘积为常数项，据identity函数确定测试多项式，根据测试多项式和自举密钥将待自举LWE密文进行盲旋[0178]使用identity函数对应的测试多项式能够对待自举LWE密文进行自举，以降低待nNσtqQBgglg3.1934nNσtqQBgglg3.1934nNσtqQBgglg3.1923[0201]总线802可以是外设部件互连标准(peripheralcomponentinterco[0202]处理器804可以包括中央处理器(centralprocessingunit，CPU)、图形处理器[0203]存储器806可以包括易失性存储器(volatilememory)，例如随机存取存储器(randomaccessmemory，RAM)。处理器804还可以包括非易失性存储器(non_volatile多个计算设备800中的存储器806可以存有相同的用于执[0208]在一些可能的实现方式中，该计算设备集群中的一个或多个计算设备800的存储设备800的组合可以共同执行用于执行全同态加解密是计算机能够存储的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质的数据中心等数据存[0219]所述集成的单元如果以软件功