同态密码学原理及算法

　　《同态密码学原理及算法》从起源、原理、应用、实现等多个角度全方位介绍了同态加密技术，内容涵盖密码学基础、同态加密技术的基本概念、半同态加密算法、部分同态加密算法、全同态加密算法，以及同态加密的编程实践。在理论的讲解中，注重同态加密背后的思想，帮助读者更好地理解“同态”性；编程实践涵盖了目前较为流行的几个同态密码库，包括Charm-crypto、HElib、SEAL、TFHE，读者可以根据内容编写一遍代码，进一步掌握同态加密。《同态密码学原理及算法》适用于对同态密码学感兴趣的计算机技术、信息安全领域从业人员，以及相关院校的高年级本科生和研究生阅读学习。

　　钟焰涛，博士，深圳市领军人才，高级工程师，获深圳市科技进步一等奖。主持及参与国家自然科学基金、国家973计划重大专项等科研项目10余项，发表密码学领域科研论文20余篇，在同态密码学研究和应用领域经验丰富。蒋琳，博士，副教授，博导，深圳市高层次人才，获深圳市科技进步奖。主持国家自然科学基金（面上、青年、专项）、港澳与内地高等学校师生交流计划项目、广东省自然科学基金（面上）、深圳市基础研究项目各1项。共发表学术期刊论文28篇，会议论文43篇。方俊彬，博士，教授，博导，获广东省青年五四奖章、广东省青年教师教学大赛一等奖。已发表学术论文80余篇，授权专利13项；主持国家自然科学基金两项、国家重点研发计划子课题1项、省部级课题5项，作为主要技术负责人（前四）参与省部级以上重大项目6项。彭泉，中国首批黑客，深圳市安络科技有限公司创始人，独立安全顾问。国家重大活动网络安全保卫先进个人，国家轨道交通工控安全重点实验室专家，中国制造2025工控安全应用项目负责人，中科院区块链技术专家。

第1章密码学基本概念
1.1 古典密码学
1.1.1 手工古典密码
1.1.2 二战中的密码学
1.2 现代密码学
1.2.1 现代密码学的特点
1.2.2 对称加密
1.2.3 公钥密码：密码学历史上伟大的发明
1.2.4 密码学哈希
1.2.5 消息认证码
1.2.6 数字签名：替代手写签名
1.3 密码学新方向/应用
1.3.1 人工智能与密码学
1.3.2 云计算与密码学
1.3.3 区块链与密码学
第2章同态加密
2.1 同态加密概述
2.1.1 同态加密的起源及发展历史
2.1.2 同态加密的优势：隐私计算的终方法
2.1.3 同态加密的近期发展
2.1.4 同态加密的标准化
2.2 电路加密
2.2.1 为什么用电路来表示
2.2.2 布尔电路：数理逻辑的玩具
2.2.3 用电路表示算法
2.2.4 同态加密中的电路
2.3 同态加密的分类
2.3.1 半同态加密
2.3.2 部分同态加密
2.3.3 全同态加密
2.3.4 如何构造全同态加密
2.4 同态加密在云计算中的应用
第3章传统半同态加密算法
3.1 RSA加密算法
3.1.1 整数模运算
3.1.2 大整数质因数分解问题
3.1.3 算法描述与实现
3.1.4 RSA算法乘法同态性
3.2 Rabin加密算法
3.2.1 算法描述与实例
3.2.2 Rabin算法乘法同态性
3.3 ElGamal加密算法
3.3.1 离散对数问题
3.3.3 算法描述与实例
3.3.3 ElGamal算法加法同态性
3.4 Paillier加密算法
3.2.1 合数剩余假设问题
3.2.2 算法描述与实例
3.2.3 Paillier算法加法同态性
第4章全同态加密算法
4.1 算法思想
4.1.1电路自举
4.1.2 密码电路改进
4.2 BGV全同态加密算法
4.2.1 理想格
4.2.2 部分同态加密
4.2.3 密钥切换
4.2.4 模切换
4.2.5 FHE算法描述
4.2.6 Python的Sympy模块
4.2.7 算法实现
4.3 整数上的全同态加密算法
4.3.1 近似大公因子问题
4.3.2 整数上部分同态加密
4.3.3 DGHV全同态加密算法
4.3.4 Gmpy2库
4.3.5 算法实现
4.3.6 对DGHV算法的改进
4.4 浮点数全同态加密算法
4.4.1 CKKS算法的设计思想
4.4.2 编码解码过程
4.4.3 算法的通用描述
4.4.4 基于RLWE的具体实现
4.5 同态加密在大数据中的应用
4.6 同态加密在区块链中的应用
4.6.1 区块链发展情况
4.6.2 区块链技术架构
4.6.3 同态加密赋能区块链
第5章部分同态加密算法
5.1 部分同态加密算法的意义
5.2 一个部分同态加密算法
5.2.1 算法描述
5.2.2 技术细节解释
5.2.3 算法分析
5.2.4 Python的NumPy模块
5.2.5 算法实现
5.3 同态加密在人工智能中的应用
5.3.1 人工智能进展
5.3.2 人工智能面临的隐私保护挑战
5.3.3 联邦学习及同态加密应用
第6章同态加密编程实战
6.1 基于Charm-crypto库的BCP算法
6.1.1 Charm-crypto库介绍
6.1.2 Charm库的安装和配置
6.1.3 Paillier半同态加密算法原理
6.1.4 基于Charm-crypto库的SVM应用实现
6.2 基于Helib库的同态加密
6.2.1 Helib库介绍
6.2.2 Helib库的安装和配置
6.2.3 BGV全同态加密算法原理
6.2.4 基于Helib库的多项式运算实现
6.3 基于SEAL库的同态加密
6.3.1 SEAL库介绍
6.3.2 SEAL库的安装与配置
6.3.3 FV全同态加密算法原理
6.3.4 基于SEAL库的矩阵运算实现
6.3.5 基于SEAL库的密文多项式运算实现
6.4 基于TFHE库的同态加密
6.4.1 TFHE库的安装和配置
6.4.2 TFHE全同态加密算法原理
6.4.3 基于TFHE库的比较器实现
6.4.4 基于TFHE库的加法器实现
附录
附录A 数学基础
参考文献