SecretFlow HEU 同态加密库快速入门指南
2025-06-27 22:54:27作者:宣利权Counsellor
概述
SecretFlow HEU(Homomorphic Encryption Utilities)是一个专注于加法同态加密的Python库,为隐私计算场景提供基础加密能力。本文将带您快速了解HEU的核心功能和使用方法。
核心概念
HEU操作涉及三种关键对象:
- Cleartext(原文):Python原生数据类型,如整数、浮点数
- Plaintext(明文):经过编码后的整数形式
- Ciphertext(密文):加密后的数据
这三种对象之间的转换关系如下图所示:
基础使用示例
让我们从一个简单的加解密示例开始:
from heu import phe
# 初始化HEU环境
kit = phe.setup(phe.SchemaType.ZPaillier, 2048)
encryptor = kit.encryptor()
evaluator = kit.evaluator()
decryptor = kit.decryptor()
# 加密两个数字
c1 = encryptor.encrypt_raw(3)
c2 = encryptor.encrypt_raw(5)
# 在密文上执行加法运算
evaluator.add_inplace(c1, c2) # c1 += c2
# 解密结果
print(decryptor.decrypt_raw(c1)) # 输出8
encrypt_raw
和decrypt_raw
方法支持高精度计算,其精度远超过C++ int128的范围。
编码器详解
HEU提供了多种编码器,用于将原始数据转换为适合加密的形式:
1. 基本编码器
- IntegerEncoder:编码128位以内的整数
- FloatEncoder:编码双精度浮点数
- BigintEncoder:编码任意精度整数(默认编码器)
# IntegerEncoder示例
encoder = phe.IntegerEncoder(phe.SchemaType.ZPaillier)
pt = encoder.encode(3.5)
print(encoder.decode(pt)) # 输出3
# FloatEncoder示例
encoder = phe.FloatEncoder(phe.SchemaType.ZPaillier)
pt = encoder.encode(3.5)
print(encoder.decode(pt)) # 输出3.5
# BigintEncoder示例(支持超大整数)
encoder = phe.BigintEncoder(phe.SchemaType.ZPaillier)
large_num = 9223372036854775807**10
pt = encoder.encode(large_num)
print(encoder.decode(pt) == large_num) # True
2. 批量编码器
批量编码器可以将两个数字打包到一个明文中,提高计算效率:
- BatchIntegerEncoder:批量编码整数
- BatchFloatEncoder:批量编码浮点数
kit = phe.setup(phe.SchemaType.ZPaillier, 2048)
bc = kit.batch_integer_encoder()
# 编码两对数字
pt1 = bc.encode(123, 456)
pt2 = bc.encode(789, 101112)
# 加密并计算
ct1 = kit.encryptor().encrypt(pt1)
ct2 = kit.encryptor().encrypt(pt2)
result = kit.evaluator().add(ct1, ct2)
# 解密并解码
print(bc.decode(kit.decryptor().decrypt(result))) # (912, 101568)
注意:批量编码器对减法操作有限制,仅当密文中所有元素都是正整数时才可使用。
持久化与分布式计算
在实际隐私计算场景中,数据提供方(Client)和计算方(Server)通常是分离的。HEU支持通过序列化实现对象持久化:
import pickle
from heu import phe
# Client端:加密数据
client_he = phe.setup(phe.SchemaType.ZPaillier, 2048)
pk_buffer = pickle.dumps(client_he.public_key())
ct1_buffer = pickle.dumps(client_he.encryptor().encrypt_raw(123))
ct2_buffer = pickle.dumps(client_he.encryptor().encrypt_raw(456))
# Server端:执行计算(无法解密)
server_he = phe.setup(pickle.loads(pk_buffer))
ct3 = server_he.evaluator().sub(pickle.loads(ct1_buffer), pickle.loads(ct2_buffer))
ct3_buffer = pickle.dumps(ct3)
# Client端:解密结果
print(client_he.decryptor().decrypt_raw(pickle.loads(ct3_buffer))) # -333
这种模式确保了数据隐私——Server只能执行计算而无法查看原始数据。
最佳实践建议
- 对于常规整数运算,优先使用
IntegerEncoder
- 需要处理超大整数时,使用
BigintEncoder
- 批量处理相似操作时,考虑使用批量编码器提高效率
- 在分布式场景中,确保私钥始终由数据所有者保管
- 注意不同编码器的数值范围限制,避免溢出
HEU为隐私计算提供了强大的基础加密能力,通过合理选择编码器和理解其特性,您可以构建安全高效的隐私计算应用。
登录后查看全文
热门项目推荐
HunyuanImage-3.0
HunyuanImage-3.0 统一多模态理解与生成,基于自回归框架,实现文本生成图像,性能媲美或超越领先闭源模型00ops-transformer
本项目是CANN提供的transformer类大模型算子库,实现网络在NPU上加速计算。C++046Hunyuan3D-Part
腾讯混元3D-Part00GitCode-文心大模型-智源研究院AI应用开发大赛
GitCode&文心大模型&智源研究院强强联合,发起的AI应用开发大赛;总奖池8W,单人最高可得价值3W奖励。快来参加吧~0290Hunyuan3D-Omni
腾讯混元3D-Omni:3D版ControlNet突破多模态控制,实现高精度3D资产生成00GOT-OCR-2.0-hf
阶跃星辰StepFun推出的GOT-OCR-2.0-hf是一款强大的多语言OCR开源模型,支持从普通文档到复杂场景的文字识别。它能精准处理表格、图表、数学公式、几何图形甚至乐谱等特殊内容,输出结果可通过第三方工具渲染成多种格式。模型支持1024×1024高分辨率输入,具备多页批量处理、动态分块识别和交互式区域选择等创新功能,用户可通过坐标或颜色指定识别区域。基于Apache 2.0协议开源,提供Hugging Face演示和完整代码,适用于学术研究到工业应用的广泛场景,为OCR领域带来突破性解决方案。00- HHowToCook程序员在家做饭方法指南。Programmer's guide about how to cook at home (Chinese only).Dockerfile09
- PpathwayPathway is an open framework for high-throughput and low-latency real-time data processing.Python00
热门内容推荐
1 freeCodeCamp全栈开发课程中测验游戏项目的参数顺序问题解析2 freeCodeCamp Cafe Menu项目中link元素的void特性解析3 freeCodeCamp全栈开发课程中React实验项目的分类修正4 freeCodeCamp课程中屏幕放大器知识点优化分析5 freeCodeCamp论坛排行榜项目中的错误日志规范要求6 freeCodeCamp JavaScript高阶函数中的对象引用陷阱解析7 freeCodeCamp英语课程填空题提示缺失问题分析8 freeCodeCamp音乐播放器项目中的函数调用问题解析9 freeCodeCamp英语课程视频测验选项与提示不匹配问题分析10 freeCodeCamp课程视频测验中的Tab键导航问题解析
最新内容推荐
Photoshop作业资源文件下载指南:全面提升设计学习效率的必备素材库 QT连接阿里云MySQL数据库完整指南:从环境配置到问题解决 CrystalIndex资源文件管理系统:高效索引与文件管理的最佳实践指南 Windows版Redis 5.0.14下载资源:高效内存数据库的完美Windows解决方案 PANTONE潘通AI色板库:设计师必备的色彩管理利器 CS1237半桥称重解决方案:高精度24位ADC称重模块完全指南 ReportMachine.v7.0D5-XE10:Delphi报表生成利器深度解析与实战指南 瀚高迁移工具migration-4.1.4:企业级数据库迁移的智能解决方案 开源电子设计自动化利器:KiCad EDA全方位使用指南 PhysioNet医学研究数据库:临床数据分析与生物信号处理的权威资源指南
项目优选
收起

deepin linux kernel
C
22
6

OpenHarmony documentation | OpenHarmony开发者文档
Dockerfile
168
2.05 K

本仓将为广大高校开发者提供开源实践和创新开发平台,收集和展示openHiTLS示例代码及创新应用,欢迎大家投稿,让全世界看到您的精巧密码实现设计,也让更多人通过您的优秀成果,理解、喜爱上密码技术。
C
105
616

Nop Platform 2.0是基于可逆计算理论实现的采用面向语言编程范式的新一代低代码开发平台,包含基于全新原理从零开始研发的GraphQL引擎、ORM引擎、工作流引擎、报表引擎、规则引擎、批处理引引擎等完整设计。nop-entropy是它的后端部分,采用java语言实现,可选择集成Spring框架或者Quarkus框架。中小企业可以免费商用
Java
8
0

React Native鸿蒙化仓库
C++
199
279

🎉 (RuoYi)官方仓库 基于SpringBoot,Spring Security,JWT,Vue3 & Vite、Element Plus 的前后端分离权限管理系统
Vue
954
563

为非计算机科班出身 (例如财经类高校金融学院) 同学量身定制,新手友好,让学生以亲身实践开源开发的方式,学会使用计算机自动化自己的科研/创新工作。案例以量化投资为主线,涉及 Bash、Python、SQL、BI、AI 等全技术栈,培养面向未来的数智化人才 (如数据工程师、数据分析师、数据科学家、数据决策者、量化投资人)。
Python
78
71

🔥LeetCode solutions in any programming language | 多种编程语言实现 LeetCode、《剑指 Offer(第 2 版)》、《程序员面试金典(第 6 版)》题解
Java
60
17

基于golang开发的网关。具有各种插件,可以自行扩展,即插即用。此外,它可以快速帮助企业管理API服务,提高API服务的稳定性和安全性。
Go
22
0