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全同態(tài)加密——從理論到實踐 版權(quán)信息
- ISBN：9787302614715
- 條形碼：9787302614715 ; 978-7-302-61471-5
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數(shù)：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
全同態(tài)加密——從理論到實踐 本書特色
本書以全新的視角“維數(shù)提升法”論述全同態(tài)加密算法的構(gòu)造本質(zhì)。全面介紹目前主流的全同態(tài)加密算法，以及全同態(tài)加密在機器學(xué)習(xí)和生物特征密文認證中的應(yīng)用。 本書適合廣大工程技術(shù)人員，以及高校師生和科研工作者。為業(yè)界人員提供全同態(tài)加密技術(shù)從理論到應(yīng)用的全方面指導(dǎo)。
全同態(tài)加密——從理論到實踐 內(nèi)容簡介
本書主要針對全同態(tài)加密的設(shè)計方法進行研究。一方面，從理論上提出一些更加有效的全同態(tài)加密方案以及優(yōu)化方法；另一方面，從實踐角度提出分析計算全同態(tài)加密具體安全參數(shù)的方法，并且給出每個方案的具體安全參數(shù)，保證了研究的系統(tǒng)性與全面性。本書主要研究如何去除全同態(tài)加密設(shè)計過程中的密鑰交換（key switching）過程，提出一個新的設(shè)計方法： 提升維數(shù)法。提升維數(shù)法是一個通用框架，可以設(shè)計環(huán)LWE問題上所有無須密鑰交換的全同態(tài)加密方案。因此，提升維數(shù)法具有重要的理論意義。在此基礎(chǔ)上，提出兩個重要概念： 抽象解密結(jié)構(gòu)與密文堆疊法，以此為理論研究工具，從解密結(jié)構(gòu)中分析密文、噪聲與明文之間的關(guān)系入手，實現(xiàn)對全同態(tài)加密構(gòu)造方法的理論抽象和規(guī)律總結(jié)，從而對全同態(tài)加密的構(gòu)造方法進行形式化研究，解決為什么格上能構(gòu)造出全同態(tài)加密、格上已有全同態(tài)加密算法之間的關(guān)系是什么、是否存在統(tǒng)一的形式化描述所有算法等問題。此外，本書還對基于BinaryLWE問題設(shè)計全同態(tài)加密以及優(yōu)化進行了闡述。 本書主要面向密碼技術(shù)的專業(yè)人員以及相關(guān)行業(yè)的工程技術(shù)人員。對于非專業(yè)人員，第1章全同態(tài)加密入門是非常好的入門學(xué)習(xí)內(nèi)容。此外，對于想學(xué)習(xí)格密碼的讀者，第2章深入淺出地闡述了格密碼的基礎(chǔ)理論。
全同態(tài)加密——從理論到實踐 目錄
第1章全同態(tài)加密入門1
1.1全同態(tài)加密引言1
1.1.1為什么需要全同態(tài)加密1
1.1.2**個全同態(tài)加密的誕生3
1.1.3為什么采用電路模型4
1.1.4全同態(tài)加密的構(gòu)造框架5
1.2全同態(tài)加密入門7
1.2.1全同態(tài)加密的4部分8
1.2.2同態(tài)解密控制噪聲10
1.2.3LWE上的全同態(tài)加密12
1.3詳解同態(tài)解密思想16
1.3.1一個簡化的整數(shù)上的加密算法16
1.3.2可怕的噪聲17
1.3.3同態(tài)解密： 一個生硬的思路18
1.3.4解密電路的復(fù)雜度19
1.3.5壓縮解密電路21
1.3.6實現(xiàn)算法24
1.4格密碼學(xué)介紹25
第2章格密碼理論基礎(chǔ)27
2.1格密碼在后量子密碼中的優(yōu)勢27
2.2數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識31
2.2.1向量空間簡介31
2.2.2矩陣和行列式的一些重要概念33
2.3格理論基礎(chǔ)33
2.3.1格的定義及性質(zhì)33
2.3.2格上的計算問題35
2.4構(gòu)建格公鑰密碼系統(tǒng)的方法38
2.4.1陷門單向函數(shù)38
2.4.2隨機格39全同態(tài)加密——從理論到實踐目錄2.4.3構(gòu)造單向哈希函數(shù)39
2.4.4構(gòu)造陷門單向函數(shù)40
2.4.5格公鑰密碼系統(tǒng)的框架42
2.5LWE問題43
2.5.1LWE搜索問題43
2.5.2LWE判定問題44
2.5.3構(gòu)造LWE單向哈希函數(shù)46
2.5.4構(gòu)造LWE陷門單向函數(shù)46
2.5.5LWE問題的困難性48
2.5.6高斯分布49
2.6LWE私鑰加密算法50
2.7LWE上公鑰加密算法52
2.7.1LWE上Regev公鑰加密算法 52
2.7.2LWE上Regev公鑰加密變形53
2.7.3LWE上多位Regev公鑰加密算法53
2.8環(huán)LWE問題54
2.9基于環(huán)LWE的公鑰加密56
2.9.1環(huán)LWE上公鑰加密算法 56
2.9.2環(huán)LWE上公鑰加密算法變形56
2.9.3環(huán)LWE上的NTRU加密算法57
2.10*壞情況下的困難問題58
第3章全同態(tài)加密的噪聲依賴分析與安全參數(shù)分析60
3.1全同態(tài)加密61
3.1.1全同態(tài)加密定義61
3.1.2全同態(tài)加密分類61
3.2全同態(tài)加密關(guān)鍵技術(shù)62
3.2.1同態(tài)解密技術(shù)62
3.2.2模交換技術(shù) 62
3.2.3位展開技術(shù)63
3.2.4密鑰交換 64
3.3基于噪聲依賴分析的全同態(tài)加密算法研究66
3.3.1噪聲依賴分析方法66
3.3.2噪聲增長依賴于密文中噪聲的全同態(tài)加密算法: BGV算法67
3.3.3噪聲增長依賴于密鑰的全同態(tài)加密算法: Bra12算法70
3.3.4噪聲增長依賴于密文的全同態(tài)加密算法： GSW13算法75
3.3.5算法參數(shù)尺寸與噪聲增長分析比較77
3.4全同態(tài)加密具體安全參數(shù)分析78
3.4.1具體的安全參數(shù)分析方法79
3.4.2Bra12算法和GSW13算法的具體安全參數(shù)80
第4章使用提升維數(shù)法設(shè)計NTRU型無須密鑰交換的全同態(tài)加密83
4.1問題的提出83
4.2解決問題的主要思想84
4.3提升維數(shù)法85
4.4環(huán)LWE上NTRU基本加密方案與擴展加密方案87
4.4.1判定小多項式比問題87
4.4.2NTRU基本加密方案87
4.4.3NTRU擴展加密方案88
4.5同態(tài)屬性89
4.5.1NTRU基本加密方案的同態(tài)性89
4.5.2擴展加密方案的乘法同態(tài)性89
4.5.3擴展加密方案的加法同態(tài)性90
4.6密文同態(tài)計算的噪聲分析90
4.6.1加法噪聲分析90
4.6.2乘法噪聲分析91
4.6.3乘法計算優(yōu)化91
4.7層次型全同態(tài)加密91
4.8選擇具體安全參數(shù)92
4.8.1方案的參數(shù)屬性92
4.8.2具體參數(shù)93
4.9總結(jié)94
第5章使用提升維數(shù)法設(shè)計環(huán)LWE上的無須密鑰交換的全同態(tài)加密96
5.1問題的提出96
5.2解決問題的主要思想97
5.3提升維數(shù)法98
5.4密文是矩陣的環(huán)LWE上的加密方案99
5.5環(huán)LWE上的擴展加密方案100
5.6環(huán)LWE上擴展加密方案的同態(tài)性101
5.6.1加法同態(tài)性101
5.6.2乘法同態(tài)性101
5.7密文同態(tài)計算的噪聲分析102
5.7.1加法噪聲分析102
5.7.2乘法噪聲分析102
5.8環(huán)LWE上擴展加密方案上的層次型全同態(tài)加密方案102
5.9密文是矩陣的LWE上加密方案103
5.10LWE上的擴展加密方案104
5.11LWE上擴展加密方案的同態(tài)性106
5.11.1加法同態(tài)性106
5.11.2乘法同態(tài)性106
5.12密文同態(tài)計算的噪聲分析107
5.12.1加法噪聲分析107
5.12.2乘法噪聲分析107
5.13LWE上擴展加密方案上的層次全同態(tài)加密方案107
5.14選擇具體的安全參數(shù)108
5.14.1方案的參數(shù)屬性108
5.14.2具體參數(shù)109
5.15總結(jié)111
第6章一個基于BinaryLWE的全同態(tài)加密方案113
6.1問題的提出113
6.2解決問題的主要思路114
6.3BinaryLWE問題114
6.4改進的基本加密方案115
6.5方案的同態(tài)性116
6.5.1加法同態(tài)性116
6.5.2乘法同態(tài)性117
6.5.3密鑰交換117
6.6層次型全同態(tài)加密方案118
6.7密文同態(tài)計算的噪聲分析119
6.7.1加法噪聲分析119
6.7.2乘法噪聲分析119
6.8選擇具體安全參數(shù)120
6.8.1方案的參數(shù)屬性120
6.8.2具體參數(shù)121
6.9總結(jié)122
第7章基于BinaryLWE噪聲控制優(yōu)化的全同態(tài)加密方案改進123
7.1問題的提出123
7.2解決問題的主要思路123
7.3改進的基本加密方案124
7.4方案的同態(tài)性125
7.4.1加法同態(tài)性126
7.4.2乘法同態(tài)性126
7.4.3密鑰交換127
7.5層次型全同態(tài)加密方案127
7.6密文同態(tài)計算的噪聲分析128
7.6.1加法噪聲分析128
7.6.2乘法噪聲分析128
7.7選擇具體安全參數(shù)129
7.7.1方案的參數(shù)屬性129
7.7.2具體參數(shù)130
7.8總結(jié)131
第8章一個LWE上的短公鑰多位全同態(tài)加密132
8.1一個多位的LWE加密方案132
8.2方案的同態(tài)性134
8.2.1加法同態(tài)性134
8.2.2乘法同態(tài)性134
8.3密鑰交換135
8.4層次型全同態(tài)加密方案136
8.5噪聲分析137
8.6具體安全參數(shù)138
第9章基于抽象解密結(jié)構(gòu)的全同態(tài)加密構(gòu)造方法分析141
9.1解密結(jié)構(gòu)與同態(tài)性141
9.1.1抽象解密結(jié)構(gòu)142
9.1.2密文乘法期盼解密結(jié)構(gòu)的構(gòu)造143
9.1.3解密結(jié)構(gòu)與噪聲增長依賴主要項144
9.1.4*終解密結(jié)構(gòu)145
9.2密文矩陣的解密結(jié)構(gòu)146
9.2.1密文矩陣的解密結(jié)構(gòu)147
9.2.2密文矩陣的*終解密結(jié)構(gòu)147
9.3密文堆疊的加密形式148
9.3.1密文矩陣的零次同態(tài)加密形式148
9.3.2密文矩陣的全同態(tài)加密形式149
9.4通用構(gòu)造方法150
9.4.1構(gòu)造思想150
9.4.2通用構(gòu)造方法介紹150
9.5全同態(tài)加密的形式比較151
9.5.1解密結(jié)構(gòu)151
9.5.2密文乘法同態(tài)計算形式152
9.5.3噪聲控制153
9.5.4*終解密結(jié)構(gòu)153
第10章浮點數(shù)上的全同態(tài)加密算法CKKS155
10.1浮點數(shù)同態(tài)計算的重要性與挑戰(zhàn)155
10.2近似同態(tài)計算例子158
10.3分圓多項式159
10.4編碼與解碼161
10.4.1??瘙綇［X］/(XN+1)→??瘙綇N的編碼與解碼161
10.4.2??瘙綄［X］/XN+1→??瘙綇N/2的編碼與解碼162
10.5再縮減技術(shù)163
10.6CKKS算法164
第11章SEAL全同態(tài)加密庫的使用166
11.1設(shè)置參數(shù)166
11.2密鑰生成與加密解密168
11.3示例169
11.4批處理編碼172
11.5模交換鏈174
11.6CKKS算法的使用175
11.7密文中的向量旋轉(zhuǎn)176
參考文獻178
附錄A注釋表187
附錄B如何學(xué)習(xí)全同態(tài)加密188
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