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BGV Decryption Algorithm

Aperta
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Valutazione

Difficoltà
4/5
Tempo stimato
3-5 giorni
Idoneità per principianti
28/100
Tipo di issue
Bug
Chiarezza
Da chiarire
Stato di attività
Ferma
Stack tecnologico
cpp
Ambito
cryptography

Direzione di ricerca

Riproduci la configurazione fornita di dimensione dell’anello, catena di moduli, chiave e testo cifrato, quindi traccia i valori attorno a inverse_ntt_negacyclic_harvey, ntt_negacyclic_harvey e decryptor.decrypt. Confronta il risultato calcolato manualmente con il Plaintext decrittografato; il lavoro è completato quando viene identificata la rappresentazione o il passaggio di decrittografia che spiega la discrepanza.

Scritto dal modello di indicizzazione a partire dal testo della issue.

Descrizione

Hi there,

We are trying to inspect the BGV decryption logic and somehow cannot reproduce the correct result by manually performing the calculation "aSK+b". The following is what we tried to do:

  • pick ring dimension to be 16, plaintext modulus 65537 (the primitive root would be 2 in this case)
  • encrypt a message with 0101010101010101 into a ciphertext ct, with three levels for the coefficient modulus chain {28, 30, 60}
  • print out the SK value (under non-ntt form)
  • decrypt this message (without decoding), directly print out the plaintext value pl
  • print out the ciphertext ct data value, with data(0) to be the b part, and data(1) to be the a part

We expect <a, SK> + b should be equal to the plaintext value pl, but got a mismatch in our result.
For example, with:

  • SK = [0, 0, 268435360, 268435360, 268435360, 1, 1, 1, 268435360, 268435360, 268435360, 268435360, 1, 1, 0, 268435360]
  • ct.b = [179363586, 33962475, 250845597, 9728578, 25426230, 117056600, 123757182, 214305055, 250227586, 111810925, 67428290, 154288270, 251561573, 109070231, 138778501, 132073358]
  • ct.a = [203294126, 139672165, 35567408, 130490400, 42190130, 3708511, 59231688, 232045029, 124680310, 133267504, 192120702, 117746625, 150047787, 208174536, 55664166, 159960287]

The result of <a, SK> + b = [28578, 61346, 0, 0, 64517, 61346, 61346, 61346, 61346, 0, 0, 0, 1020, 0, 0, 0] (we also printed out the correction factor for encrypted ciphertext, which is just 1 in this case), while the expected plaintext vector pl is [32769, 0, 0, 0, 64517, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1020, 0, 0, 0].

We wonder if we are missing something critical in the decryption logic. Could you please help us to identify the issue?
The code we used for experiments is given as below.

int ring_dim = 16;
int p = 65537;


EncryptionParameters bfv_params(scheme_type::bgv);
bfv_params.set_poly_modulus_degree(ring_dim);
auto coeff_modulus = CoeffModulus::Create(ring_dim, { 28, 30, 60 });
bfv_params.set_coeff_modulus(coeff_modulus);
bfv_params.set_plain_modulus(p);

prng_seed_type seed;
for (auto &i : seed) {
    i = random_uint64();
}
auto rng = make_shared<Blake2xbPRNGFactory>(Blake2xbPRNGFactory(seed));
bfv_params.set_random_generator(rng);

SEALContext seal_context(bfv_params, true, sec_level_type::none);

KeyGenerator keygen(seal_context);
SecretKey bfv_secret_key = keygen.secret_key();

MemoryPoolHandle my_pool = MemoryPoolHandle::New();

PublicKey bfv_public_key;
keygen.create_public_key(bfv_public_key);

RelinKeys relin_keys;
keygen.create_relin_keys(relin_keys);

Encryptor encryptor(seal_context, bfv_public_key);
Evaluator evaluator(seal_context);
BatchEncoder batch_encoder(seal_context);
Decryptor decryptor(seal_context, bfv_secret_key);


vector<uint64_t> msg(ring_dim);
for (int i = 0; i < ring_dim; i++) {
    msg[i] = (i% 2 == 0) ? 1 : 0;
}
Plaintext pl;
Ciphertext c;
batch_encoder.encode(msg, pl);
encryptor.encrypt(pl, c);

/////////////////////////////////////// print the secret key value
inverse_ntt_negacyclic_harvey(bfv_secret_key.data().data(), seal_context.key_context_data()->small_ntt_tables()[0]);
for (int i = 0; i < ring_dim; i++) {
    cout <<  bfv_secret_key.data()[i] << ", ";
}
cout << endl << endl;
seal::util::RNSIter key_rns(bfv_secret_key.data().data(), ring_dim);
ntt_negacyclic_harvey(key_rns, coeff_modulus.size(), seal_context.key_context_data()->small_ntt_tables());


decryptor.decrypt(c, pl);
/////////////////////////////////////// print the expected plaintext value
cout << "decoded (sanity check): \n";
for (int i = 0; i < ring_dim; i++) {
    cout << pl.data()[i] << " ";
}
cout << endl;

/////////////////////////////////////// print the ciphertext b, A coefficients value
cout << "Print ciphertext: " << endl;
for (int i = 0; i < ring_dim; i++) {
    cout << c.data(0)[i] << ", ";
}
cout << endl;
for (int i = 0; i < ring_dim; i++) {
    cout << c.data(1)[i] << ", ";
}
cout << endl;`
Lingua principale
C++
Stelle
4k
Fork
778
Nessuna PR unita negli ultimi 30g

Preparare l'ambiente

Come iniziare

  1. Leggi tutta la issue e poi la guida ai contributi del progetto.
  2. Commenta sulla issue per dire che te ne occupi tu — evita che due persone facciano lo stesso lavoro.
  3. Fai un fork del repository e lavora su un branch.
  4. Apri una pull request che faccia riferimento al numero della issue.

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