如何用pi-heaan库在Python中加密自定义向量（含NumPy数组）

问题背景 #

使用pi-heaan库时，现有示例通过循环赋值i+1生成向量并加密正常，但尝试直接传入普通列表触发TypeError，错误的循环赋值方式得到不符合预期的输出，需要实现对自定义向量（如[2,5,4,3]）及NumPy数组的加密。

错误原因分析 #

1. TypeError原因：Encryptor.encrypt()仅接受piheaan.Message或piheaan.Plaintext类型作为明文输入，普通Python列表无法直接传入。
2. 错误赋值的问题：错误写法for i in [2,5,4,3]: msg[i] = i中，循环变量i是向量的值而非索引，导致给错误的索引位置赋值（如i=2时给索引2赋值2，i=5超出当前4个槽的索引范围，赋值无效），最终解密结果不符合预期。

正确实现方法 #

方法1：将普通自定义向量转为piheaan.Message #

先创建对应槽数的Message对象，通过索引遍历自定义向量完成赋值：

import piheaan as heaan

# 初始化上下文、密钥等（和原示例一致）
params = heaan.ParameterPreset.SS7
context = heaan.make_context(params)

key_dir_path = "./keys"
sk = heaan.SecretKey(context)
keygen = heaan.KeyGenerator(context, sk)
keygen.gen_common_keys()
pack = keygen.keypack

enc = heaan.Encryptor(context)
eval = heaan.HomEvaluator(context, pack)
dec = heaan.Decryptor(context)

# 自定义向量处理
custom_vector = [2,5,4,3]
log_slots = 2  # 槽数为2^2=4，需和向量长度一致
msg = heaan.Message(log_slots)

# 按索引赋值
for idx, val in enumerate(custom_vector):
    msg[idx] = val

# 加密、运算、解密
ctxt = heaan.Ciphertext(context)
enc.encrypt(msg, pack, ctxt)

ctxt_out = heaan.Ciphertext(context)
eval.mult(ctxt, ctxt, ctxt_out)

msg_out = heaan.Message()
dec.decrypt(ctxt_out, sk, msg_out)

print(msg_out)
# 预期输出：[ (4.000000+0.000000j), (25.000000+0.000000j), (16.000000+0.000000j), (9.000000+0.000000j) ]

方法2：加密NumPy数组形式的向量 #

只需遍历NumPy数组的索引和值，完成Message对象的赋值即可：

import piheaan as heaan
import numpy as np

# 初始化上下文、密钥等（同上）
params = heaan.ParameterPreset.SS7
context = heaan.make_context(params)

key_dir_path = "./keys"
sk = heaan.SecretKey(context)
keygen = heaan.KeyGenerator(context, sk)
keygen.gen_common_keys()
pack = keygen.keypack

enc = heaan.Encryptor(context)
eval = heaan.HomEvaluator(context, pack)
dec = heaan.Decryptor(context)

# NumPy向量处理
np_vector = np.array([2,5,4,3], dtype=np.float64)
log_slots = 2
msg = heaan.Message(log_slots)

# 遍历数组赋值
for idx in range(len(np_vector)):
    msg[idx] = np_vector[idx]

# 加密、运算、解密
ctxt = heaan.Ciphertext(context)
enc.encrypt(msg, pack, ctxt)

ctxt_out = heaan.Ciphertext(context)
eval.mult(ctxt, ctxt, ctxt_out)

msg_out = heaan.Message()
dec.decrypt(ctxt_out, sk, msg_out)

print(msg_out)
# 预期输出：[ (4.000000+0.000000j), (25.000000+0.000000j), (16.000000+0.000000j), (9.000000+0.000000j) ]

关键注意事项 #

• 自定义向量/NumPy数组的长度必须等于2^log_slots，否则会出现索引越界或数据丢失的问题。
• 若向量长度不足，可根据需求补零至最近的2^n长度。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Bluetail