1. 引言

前序博客见：

• 基于[Discretized] Torus的全同态加密指引（1）
• 基于[Discretized] Torus的全同态加密指引（2）
• TFHE——基于[Discretized] Torus的全同态加密 代码解析

开源代码见：

• https://github.com/zama-ai/tfhe-rs（Rust）

TFHE-rs为：

• 纯Rust实现的TFHE（Fully Homomorphic Encryption over Torus）。
• 支持对已加密数据做布尔运算和整数运算。
• 基于Learning With Errors（LWE）密码学原语——可抵抗量子计算机。
• 提供了Rust API、C API 和 client-side WASM API。
• 是全同态的，可处理固定精度数字的message。
• 实现了Programmable Bootstrapping。

2. 关键密码学概念

密码学中：

• raw value称为message，或者cleartext（原文）。
• encoded message称为plaintext（明文）。
• encrypted plaintext称为ciphertext（密文）。

同态加密的核心思想，是指在不知道密文中message的情况下，对密文进行计算。若某方案为全同态的，是指，可对明文$x$的密文$e[x]$做如下运算：

• 1）同态单变量函数evaluation：$f(E[x])=E[f(x)]$
• 2）同态加法：$E[x]+E[y]=E[x+y]$
• 3）同态乘法：$E[x]\ast E[y]=E[x\ast y]$

3. TFHE-rs功能

TFHE-rs基本功能流程为：

• 1）使用安全参数来生成client key和server key。
  • client key：用于对数据加解密。client key必须保密。
  • server key：用于对密文做运算。server key可公开。server key又称为evaluation key。
• 2）使用client key来加密明文。
• 3）使用server key来对密文做同态运算。
• 4）使用client key来对 resulting密文 解密，以获得result明文。

参考资料

[1] What is TFHE-rs?

FHE系列博客

• 技术探秘：在RISC Zero中验证FHE——由隐藏到证明：FHE验证的ZK路径（1）
• 基于[Discretized] Torus的全同态加密指引（1）
• 基于[Discretized] Torus的全同态加密指引（2）
• TFHE——基于[Discretized] Torus的全同态加密 代码解析
• 技术探秘：在RISC Zero中验证FHE——RISC Zero应用的DevOps（2）
• FHE简介