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同態加密(HE)實例演示

更新 發佈閱讀 2 分鐘

我們來做一個真正可算的同態加密實例

我會用最經典、數學相對清楚的:

Paillier 加密(加法同態)

由 Pascal Paillier 提出。

它支援:

raw-image

🎯 目標示範

我們要:

  • 加密 5 和 7
  • 在「密文狀態」下相乘
  • 解密後得到 12

一、Step 1:產生金鑰

選兩個質數:

raw-image

(實務上會是 1024~4096 位元質數)


計算:

raw-image

選擇:

raw-image

計算:

raw-image

二、Step 2:加密公式

Paillier 加密:

raw-image

其中:

  • m 是明文
  • r 是隨機數(與 n 互質)

三、加密 5

選:

raw-image

計算:

raw-image

先算:

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再算:

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相乘:

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所以:

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四、加密 7

選:

raw-image

相乘:

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所以:

raw-image

五、Step 3:密文運算

同態性質:

raw-image

計算:

raw-image

得到:

raw-image

這是:

raw-image

(理論上)


六、Step 4:解密

解密公式:

raw-image

其中:

raw-image

計算:

raw-image

成功得到:

raw-image

🎉 結果

raw-image

解密後:

raw-image

整個過程中:

✔ 沒人看到 5

✔ 沒人看到 7

✔ 卻成功算出 12


七、幾何直觀

raw-image

八、這個例子為何安全?

因為:

若不知道私鑰,

要從:

raw-image

解出 m,

等價於:

分解大整數 n

這是困難問題。


九、重點總結

Paillier 展示了:

  • 加密後可加法
  • 不需解密即可運算
  • 解密後得到正確結果

但它只能做「加法同態」。


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sirius數字沙龍
6會員
134內容數
吃自助火鍋啦!不要客氣,想吃啥,請自行取用!
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