README.md

demoGC

Introduction

一个基于姚氏混淆电路的MPC实现。可以进行 [1, 2^32] 整数的秘密比较，可以进行模任意2的整数次方加法

Environment

python = 3.10.4

Usage

• secure comparison:

  在 GC_Alice.py 文件中设置 input0 为 Alice 的输入，在 GC_Bob.py 文件中设置 input0 为 Bob 的输入，先运行 Alice，再运行 Bob，即可进行比较。程序运行将占用12345端口。为避免套接字乱序，程序中设置有 sleep 语句，程序运行将持续30s左右.

• modular addition:

  在 GC_add_Alice.py 文件中设置 input0 为 Alice 的输入，在 GC_add_Bob.py 文件中设置 input0 为 Bob 的输入；分别设置两个文件中的 mod 为模数（ mod = n 表示模 2^(n+1) 加法）先运行 Alice，再运行 Bob，即可进行模加法。

Structure

部分文件和重要方法介绍如下：

• GC_Alice.py 、GC_Bob.py 、GC_add_Alice.py 、GC_add_Bob.py:

  分别是 Alice、Bob 进行 secure comparison 和 modular addition 的主函数。

• Encrypted_gates.py

  定义了混淆电路中电路的类。包括：

  • EncGate: 加密布尔门。内部存储四个可能的加密输出，在 Alice 对其初始化过后会连同可能输出发送给 Bob
  • Circuit: 电路结构。因为安全比较需要重复的布尔逻辑单元，将加密布尔门组合成为电路封装，方便后续将电路的发送和计算。电路的计算仅接受加密布尔门作为输入，单独的数字输入将被转化为一个 & 1 的加密与门。
  • EncAdder: 加密全加器，实现安全模加法的单元。因为安全比较已经尝试过布尔门的组合，全加器如果布尔门的组合来表示，可能要封装成两个电路（因为每次计算有2个输出，即 sum 和 carry ），可能会使电路很复杂。于是将整个加法逻辑单元封装成3个输入、2个输出的算数逻辑门，简化电路结构。

• Encrypted_function.py:

  定义了 Alice 在加密电路可能用到的方法。

  • randomize_gate_io 和 define_gate_i: 初始化加密布尔门。随机化布尔门的输入和输出，并将真值表转化为 json 对象储存在 table.txt 中。前者是随机化输入，后者是指定门的输入，二者都会随机生成后缀为12bit 的 0 的输出。如果在参数中指定 input_gate0_id 和 input_gate1_id ，将会取这些id对应的门的输出作为自己的输入，方便Bob的解密。
  • randomize_adder_io: 初始化加密全加器。支持指定全加器的输出作为自己的输入。将全加器真值表转化为 json 对象储存在 table_add.txt 中。
  • circuit_initialize、add_circuit_initialize: 加法电路和比较电路的初始化，包括初始化电路循环单元中的各个门、将部分门的输入输出联系起来。
  • send_input_to_bob、 adder_send_input_to_bob: 在安全比价和安全模加法中和 Bob 交换数据，其中包括发送自己的输入、和 Bob 进行 OT 协议使 Bob 拿到自己输入对应的随机数。

• Decrypt_function.py:

  定义了 Bob 在解密的时候可能用到的方法。

  • dec_bit_compare: 在安全比较中用于计算 Circuit 的输出
  • get_input_from_alice 、get_add_input_from_alice: 分别在安全比较和安全模加法中拿到 Alice 的输入、用 OT 协议拿到自己输入对应的随机数。

• OT_Alice.py 、OT_Bob.py:

  分别是 Alice 和 Bob 进行 OT 协议的方法。

• utils.py:

  定义了一系列方便操作的方法。

Notes

项目仅为学习测试，未在效率和稳定性上做任何优化。仅用于了解 GC 基本实现。