IBM 的同态加提高同态加密技术将速度提升 75 倍

　　它让你可以处理加密数据，无需将加密数据转换成明文数据、密库再转换回成密文数据。速度

　　同态加密是同态加提高一种用于在不解密的情况下处理加密数据的技术。这将使敏感数据处理变得极其安全：比如说，密库公司可以加密托管在云端的速度数据库，无需将记录转换回成明文，同态加提高就可以处理记录。密库

　　IBM 研究同态加密已有一些年头，速度它在三年前发布了 HElib C++ 库的同态加提高***个版本，但该技术始终存在性能开销大的密库问题。

　　在同态加密的速度***克雷格·金特里（Craig Gentry）的带领下，IBM ***研发的同态加提高同态加密技术其运行速度比明文操作慢“100 万亿倍”。后来在一台 16 核服务器上运行，密库速度加快了 200 万倍。速度

　　因此，蓝色巨人继续完善 HElib。在 GitHub 上发布的***版本（https://github.com/shaih/HElib）“重新实施了同态线性变换”，因而提升了性能，结果速度提高了 15 倍到 75 倍。

　　在国际密码学研究协会上展示的这篇论文（见文末）中，IBM 的站群服务器谢·哈勒维（Shai Halevi）和维克多·舒普（Victor Shoup，后者还供职于纽约大学）解释了他们如何提高速度。

　　他们写道：“在目前 HElib 中采用的线性变换算法中，大部分时间花在了在加密矢量（encrypted vector）中的时隙（slot）之间传输数据。”

　　这是通过“特殊的自同构”（automorphism，一种将对象映射到自身的数学操作）来完成的，计算成本来自自同构要完成多少次循环。

　　论文写道：“将这种自同构运用于密文的主要成本实际上是‘密钥交换’的成本：我们将自同构运用于密文中的每个环元素上（这实际上是成本很低的操作）后，最终得到了相对于“错误”密钥的加密；通过使用这个特定自同构所特有的公钥中的数据（即所谓的“密钥交换矩阵”），我们就可以将密文转换回成相对于‘正确’密钥的加密。”

　　“所以提高性能的主要目标是，减少自同构的数量，并降低每个自同构的WordPress模板成本。”

　　用更通俗的话来说，新的库采用了一种新的策略来计算那些自同构（速度提高了 15 倍到 20 倍）；研究人员重构了许多必要的计算；一些计算被移出了库的主循环（速度提高了 6 倍到 20 倍）。

　　由于上述的密钥交换矩阵，为同态加密构建公钥的方式同样开销很大。每个矩阵为公钥添加了几兆字节，而在 HElib 中，一个公钥中可能有几百个这样的矩阵。研究人员表示，针对常见操作，他们能够将矩阵的大小缩小 33% 至 50%。

　　HElib 仍然是一个研究性质的项目。正如 GitHub 页面所述：“在现阶段，这个库主要面向研究 HE 及其用途的研究人员。目前它还相当低级，***把它看成是‘面向 HE 的汇编语言’。也就是说，它提供了低级例程（set、IT技术网add、multiply 和 shift 等），为优化提供了尽可能多的途径。但愿最终我们能够提供更高级的例程。”

(责任编辑：应用开发)