RELIC库学习

《RELIC库学习》

文章介绍：密码学与区块链技术实验室向开源项目RELIC贡献国密算法代码

了解

RELIC是由Diego F. Aranha开发的高效、灵活的开源密码原语工具箱，包含多精度整数运算、有限域（包含素数域和二元域）运算、椭圆曲线、双线性映射和扩域运算、密码协议（如RSA、Rabin、ECDSA、BLS短签名、BB短签名、Paillier同态加密方案等），支持不同安全等级、多种优化实现方法和多平台运行，在学术界和工业界均得到了广泛应用。

只依赖于GMP库

2022年11月7日，武汉大学密码学与区块链技术实验室向开源项目RELIC贡献了国密算法代码。

具体贡献：

• 增加了该项目对SM2椭圆曲线参数的支持
• 修正了SM9算法参数下双线性映射的实现代码

实验结果：

配置64位Ubuntu操作系统、Intel(R) Xeon(R) CPU E5-2680 v4 @ 2.40GHz、14GB内存的主机上，基于GMP库，使用RELIC实现SM2/9算法中核心运算的性能如下：

以上是SM2和SM9的测试结果。

安装

环境：Centos7

依赖：安装GMP库，参考:https://www.cnblogs.com/pam-sh/p/16750646.html

git clone https://github.com/relic-toolkit/relic.git

cd relic

mkdir build
cd build

cmake ..
make

测试

测试：demo/psi-client-server

• Added several laconic Private Set Intersection (PSI) protocols from https://eprint.iacr.org/2022/529

# 修改makefile文件

make

./receiver

./sender

测试：paillier算法（demo/general-paillier）

static int paillier(void) {
	int code = RLC_ERR;
	bn_t a, b, c, d, s, pub, prv;
	int result;

	bn_null(a);
	bn_null(b);
	bn_null(c);
	bn_null(d);

	bn_null(pub);
	bn_null(prv);

	RLC_TRY {
		bn_new(a);
		bn_new(b);
		bn_new(c);
		bn_new(d);

		bn_new(pub);
		bn_new(prv);

		/* Generate 2048-bit public and private keys (both integers). */
		result = cp_ghpe_gen(pub, prv, 2048);
		assert(result == RLC_OK);

		printf("Public key:\n");
		bn_print(pub);
		printf("Private key:\n");
		bn_print(prv);

		for (int s = 1; s <= 2; s++) {
			util_print("Testing generalized paillier for (s = %d)\n", s);

			// 加解密测试
			/* Generate plaintext smaller than n^s. */
			bn_rand(a, RLC_POS, s * (bn_bits(pub) - 1)); //明文随机数a
			/* Encrypt, decrypt and check if the result is the same. */
			assert(cp_ghpe_enc(c, a, pub, s) == RLC_OK);  //密文c
			assert(cp_ghpe_dec(b, c, pub, prv, s) == RLC_OK); //解密测试b
			assert(bn_cmp(a, b) == RLC_EQ);

			//同态性测试：Dec(c*d)=a+b
			/* Generate new plaintexts smaller than n^s. */
			bn_rand(a, RLC_POS, s * (bn_bits(pub) - 1));  //明文a
			bn_rand(b, RLC_POS, s * (bn_bits(pub) - 1));  //明文b
			/* Encrypt both plaintexts using the same public key. */
			assert(cp_ghpe_enc(c, a, pub, s) == RLC_OK);	//密文c
			assert(cp_ghpe_enc(d, b, pub, s) == RLC_OK);	//密文d

			/* Now compute c = (d * c) mod n^(s + 1). */
			bn_mul(c, c, d);
			bn_sqr(d, pub);
			if (s == 2) {
				bn_mul(d, d, pub);
			}
			bn_mod(c, c, d);
			/* Decrypt and check if result is (a + b) mod n^s. */
			assert(cp_ghpe_dec(c, c, pub, prv, s) == RLC_OK);
			bn_add(a, a, b);
			bn_copy(d, pub);
			if (s == 2) {
				bn_mul(d, d, pub);
			}
			bn_mod(a, a, d);
			assert(bn_cmp(a, c) == RLC_EQ);
		}
	}
	RLC_CATCH_ANY {
		RLC_ERROR(end);
	}
	code = RLC_OK;

  end:
	bn_free(a);
	bn_free(b);
	bn_free(c);
	bn_free(d);

	bn_free(prv);
	bn_free(pub);
	return code;
}