同态加密概述

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什么是同态加密

常规的加密技术通常是在发送端对原始数据进行加密得到密文，待密文传输到接收端后将密文解密为明文再进行计算。

普通加解密计算过程

同态加密允许同态加密后的密文数据直接进行计算处理得到密文结果，之后再对密文结果进行同态解密得到最后的计算结果。是不是很抽象，没事看图，从图中可以看出，计算结果在解密后，与对原始数据直接计算的结果一致，即实现所谓的可算不可见效果。

同态加解密计算过程

有什么用

• 数据隐私保护：同态加密能够在不泄露任何有关原始数据的信息的情况下，对数据进行计算和分析，这对于需要保护用户隐私的应用场景尤为重要。
• 计算外包：在云计算等环境中，用户可以将加密后的数据发送给云服务提供商进行处理，而无需担心数据安全问题。云服务提供商可以在不了解数据内容的情况下完成计算任务。
• 多方计算：同态加密还可以用于多方计算场景，即多个参与方可以在不泄露各自数据的情况下共同完成一项计算任务。

算法类型

• 部分同态加密（Partially Homomorphic Encryption, PHE）：允许对密文进行部分形式的计算，例如仅支持加法、仅支持乘法或支持有限次加法和乘法。
• 全同态加密（Fully Homomorphic Encryption, FHE）：同时满足加同态和乘同态性质，可以进行任意多次加和乘运算的加密函数。

目前，市面上相对流行的同态加密解决方案如下：

1. Blyss：一个Rust FHE库，专门用于私有信息检索。它包括了绑定到JS和Python的接口。
2. cuFHE：CUDA加速的全同态加密库。
3. cuHE：GPU加速的HE库，适用于NVIDIA CUDA-enabled GPUs。
4. Cupcake：Facebook的Rust库，用于Fan-Vercauteren方案的加法版本。
5. cuYASHE：基于YASHE方案的GPU加速全同态加密库。
6. fhEVM：Solidity库，使用全同态加密在以太坊VM上实现保密智能合约。
7. FHEW：基于论文《FHEW: Bootstrapping Homomorphic Encryption in less than a second》的全同态加密库。
8. FINAL：基于NTRU和LWE方案的C++全同态加密库。
9. FV-NFLlib：一个头文件库，实现了Fan-Vercauteren方案。
10. HEAAN：支持固定点近似算术的方案。
11. HEAAN-Python：HEAAN库的Python绑定。
12. HElib：支持BGV方案和CKKS方案的全同态加密库，具有引导功能。
13. HEMat：使用HElib库的C++实现矩阵计算（加法、乘法和转置）。
14. krypto：C++实现的多变量二次全同态加密。
15. libScarab：使用大整数的全同态加密方案的C库。
16. libshe：基于DGHV方案的对称部分同态加密库。
17. Microsoft SEAL：由Microsoft开发的C++全同态加密库，实现BFV和CKKS方案。
18. NFLlib：基于NTT的快速格库，专门用于幂二多项式。
19. node-seal：Microsoft SEAL的JavaScript/WebAssembly移植。
20. NuFHE：基于GPU的全同态加密库，比cuFHE更快，实现了tfhe算法。
21. OpenFHE：包括所有主要FHE方案的有效实现的C++全同态加密库。
22. PALISADE：包括BFV、BGV、CKKS、FHEW等全同态加密算法的格加密库。
23. petlib：实现多种隐私增强技术的Python库。
24. Pyfhel：支持对加密向量、标量进行加法、减法、乘法、标量积的代码库，提供C++ HE库的Python API。
25. python-paillier：基于Paillier方案的部分同态加密Python库。
26. SEAL-python：Microsoft SEAL库的Python绑定。
27. SparkFHE：Apache Spark的全同态加密计算插件。
28. TenSEAL：基于Microsoft SEAL的张量级全同态加密库，提供Python API。
29. TFHE：更快的全同态加密：引导在不到0.1秒内完成。