HEBenchmark:全同态加密测试系统设计与实现

摘要

随着全同态加密的需求和发展,学术界和工业界非常关注各种全同态加密库的计算效率.为了回答全同态加密具体性能问题,我们提出一个公平科学的比较方法,将安全等级与电路深度作为两个关键基准点,在统一这两个基准点的大前提下设置相应的测试方法.测试方法主要分为3类.第1类,在相同的关键基准点的前提下,对乘法计算效率进行比较;第2类,密文计算与相应明文计算比较;第3类,通过在标准算法上执行同态计算进行比较,例如执行机器学习里的逻辑回归算法.通过这3类测试就能够勾勒出各种全同态加密库的性能.此外,我们还设计了研究性测试环节,例如:噪音增长测试,密文大小随参数大小变化测试,密文打包性能测试等等.为了直观给出各种性能指标与分析,我们开发了Python接口库,提供了报表图表生成工具.该系统(HEBenchmark)能够自动化的完成整个测试过程,并且具有灵活性,能够将已知的任何全同态加密库加入测试,便于非专业客户使用.为全同态加密的实践应用,提供了一个良好的评估测试工具.