HEBenchmark: 全同态加密测试系统设计与实现*

宋新霞, 陈智罡, 李焱华

1. 浙江万里学院, 宁波315100

2. 复旦大学 计算机科学技术学院, 上海201203

3. 中国科学院 信息工程研究所 信息安全国家重点实验室, 北京100093

1 前言

全同态加密无需解密就能够对密文进行任意计算, 因此可以立竿见影的解决数据隐私安全问题, 有很大的应用需求. 例如, 在云环境下, 用户加密数据后存储在云端, 由于数据加密使得云端无法获得数据的内容, 从而保证了数据的隐私. 此外, 由于是全同态加密, 云端可以对密文数据进行任意计算. 因此, 全同态加密不但保护了数据, 而且没有丧失计算性[1-3].

在过去的十年里, 学术界对全同态加密算法进行了大量的研究[2,4-12]. 一些全同态加密算法已经在软件中实现[13-18]. 然而, 面对各种全同态加密算法, 工业界缺乏一个标准的易于使用的测试工具, 以便让用户测试与选择. 不同全同态加密库的比较是困难的. 一方面由于不同全同态加密算法所基于的噪音管理技术不同, 甚至基于的数学结构也不同. 例如HEAAN 方案支持浮点数计算, 在明文空间上就与BGV 和BFV 等方案有差异. 而且在计算过程上也无法做到统一衡量. 另一方面, 不同电脑不同操作系统的平台也会导致无法站在同一基准上对各种全同态加密库进行客观统一的比较.

为此, 我们前期对各种全同态加密算法进行了抽象层面的研究[17]. 该研究为我们探索统一的测试标准提供了理论支持. 在全同态加密算法中, 有两个技术非常重要. 一是……