Homomorphic-Encryption

同態加密中的雜訊

  • January 29, 2019

同態加密方案中的雜訊是什麼?(或者噪音來自哪裡,我看到它內置在方案中,而不是側通道或乾擾噪音)

HE是機率方案是否也是由於雜訊?

雜訊通常是加密時添加到密文中的一個小項。

該項可能是一個小整數(如果該方案基於整數)或一個小多項式(如果該方案基於多項式)等。

如何確定一個項是否小取決於每個系統的安全性和正確性屬性(例如,如果多項式的所有係數都很小,則通常認為多項式很小)。

添加此雜訊以保證密碼系統的安全性,並從小項的分佈中採樣(例如,從一組係數為 $ {-1, 0, 1} $ )。因此,雜訊是隨機的。所以,這意味著HE方案是機率性的,但是,一般來說,加密過程中還涉及到其他隨機值,所以,我不知道說機率屬性是由雜訊引起的是否正確…… (但我希望你明白這一點)。

如果雜訊大於某個最大值(使用的每組參數的每個方案都有自己的限制),解密函式不起作用,並且同態運算會增加雜訊,這就是運算次數通常受到限制的原因,並且有幾種技術可以控制雜訊增長。

舉個例子,以完全同態加密中的對稱“玩具方案”為例:

  • 整數 $ p $ 是私鑰。
  • 加密一點 $ m $ 變成一個(大)整數 $ c $ ,我們對整數進行採樣 $ q $ 和 $ r $ 做 $ c = pq + 2r + m $ .
  • 解密 $ c $ 我們的確是 $ c \mod p $ ,這給了我們 $ 2r + m $ 如果 $ 2r + m $ 小於 $ p $ ,那麼我們減少 $ \mod 2 $ , 以 $ m $ .

你看到如果 $ 2r $ 大於 $ p $ ,那麼解密就不行了?(因為減少 mod $ p $ 不會導致 $ 2r + m $ 在這種情況下)。所以這 $ 2r $ 是該方案中的雜訊。

請注意,採取 $ c_0 = pq_0 + 2r_0 + m_0 $ 和 $ c_1 = pq_1 + 2r_1 + m_1 $ , 我們有

$ c_0 + c_1 = p(q_0 + q_1) + 2(r_0 + r_1) + (m_0 + m_1) $

這意味著添加會增加噪音。乘法也這樣做(看看紙)。

因此,由於每次操作都會增加雜訊,並且雜訊存在最大可接受值,因此操作的數量是有限的。

引用自:https://crypto.stackexchange.com/questions/35150