garble classic
This commit is contained in:
commit
244c4df28e
2
.gitignore
vendored
Normal file
2
.gitignore
vendored
Normal file
|
@ -0,0 +1,2 @@
|
||||||
|
/target
|
||||||
|
/Cargo.lock
|
10
Cargo.toml
Normal file
10
Cargo.toml
Normal file
|
@ -0,0 +1,10 @@
|
||||||
|
[package]
|
||||||
|
name = "smpc"
|
||||||
|
version = "0.1.0"
|
||||||
|
edition = "2021"
|
||||||
|
|
||||||
|
# See more keys and their definitions at https://doc.rust-lang.org/cargo/reference/manifest.html
|
||||||
|
|
||||||
|
[dependencies]
|
||||||
|
rand = "0.8.5"
|
||||||
|
tiny-keccak = { version = "2.0.2", features = ["shake"] }
|
284
src/garble_classic.rs
Normal file
284
src/garble_classic.rs
Normal file
|
@ -0,0 +1,284 @@
|
||||||
|
use core::fmt::Display;
|
||||||
|
use rand::rngs::OsRng;
|
||||||
|
use rand::{CryptoRng, Rng, RngCore};
|
||||||
|
use std::collections::HashMap;
|
||||||
|
use std::ops::{BitAnd, BitOr, BitXor};
|
||||||
|
use tiny_keccak::{Hasher, Shake};
|
||||||
|
|
||||||
|
fn encrypt(key_a: [u8; 16], key_b: [u8; 16], out_key: [u8; 16]) -> [u8; 32] {
|
||||||
|
let mut shake = Shake::v256();
|
||||||
|
shake.update(&key_a);
|
||||||
|
shake.update(&key_b);
|
||||||
|
let mut enc_out = [0; 32];
|
||||||
|
shake.finalize(&mut enc_out);
|
||||||
|
for i in 0..16 {
|
||||||
|
enc_out[i + 16] ^= out_key[i];
|
||||||
|
}
|
||||||
|
enc_out
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
fn decrypt(key_a: [u8; 16], key_b: [u8; 16], encrypted: [u8; 32]) -> Option<[u8; 16]> {
|
||||||
|
let mut shake = Shake::v256();
|
||||||
|
shake.update(&key_a);
|
||||||
|
shake.update(&key_b);
|
||||||
|
let mut dec_out = [0; 32];
|
||||||
|
shake.finalize(&mut dec_out);
|
||||||
|
if dec_out[..16] != encrypted[..16] {
|
||||||
|
return None;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
for i in 0..32 {
|
||||||
|
dec_out[i] ^= encrypted[i];
|
||||||
|
}
|
||||||
|
let mut key = [0; 16];
|
||||||
|
key[..16].copy_from_slice(&dec_out[16..(16 + 16)]);
|
||||||
|
Some(key)
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
#[derive(Clone, Debug)]
|
||||||
|
struct Wire {
|
||||||
|
sym: Option<String>,
|
||||||
|
keys: [[u8; 16]; 2],
|
||||||
|
secret: bool,
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
#[derive(Clone, Debug)]
|
||||||
|
struct Circuit {
|
||||||
|
left: Box<CircOption>,
|
||||||
|
right: Box<CircOption>,
|
||||||
|
out: Wire,
|
||||||
|
table: [[[u8; 32]; 2]; 2],
|
||||||
|
sym: String,
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
#[derive(Clone, Debug)]
|
||||||
|
enum CircOption {
|
||||||
|
Circuit(Circuit),
|
||||||
|
Wire(Wire),
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
impl Display for Wire {
|
||||||
|
fn fmt(&self, f: &mut std::fmt::Formatter<'_>) -> std::fmt::Result {
|
||||||
|
match &self.sym {
|
||||||
|
Some(sym) => write!(f, "{}", sym),
|
||||||
|
None => write!(f, ""),
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
impl Display for CircOption {
|
||||||
|
fn fmt(&self, f: &mut std::fmt::Formatter<'_>) -> std::fmt::Result {
|
||||||
|
match self {
|
||||||
|
CircOption::Wire(w) => write!(f, "{}", w),
|
||||||
|
CircOption::Circuit(c) => write!(f, "{}", c),
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
impl Display for Circuit {
|
||||||
|
fn fmt(&self, f: &mut std::fmt::Formatter<'_>) -> std::fmt::Result {
|
||||||
|
write!(f, "{} {} {}", self.left, self.sym, self.right)
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
impl Wire {
|
||||||
|
fn new_rng(sym: String, secret: bool, rng: &mut (impl RngCore + CryptoRng)) -> Self {
|
||||||
|
let mut keys = [[0; 16]; 2];
|
||||||
|
rng.fill_bytes(&mut keys[0]);
|
||||||
|
rng.fill_bytes(&mut keys[1]);
|
||||||
|
Self {
|
||||||
|
sym: Some(sym),
|
||||||
|
keys,
|
||||||
|
secret,
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
fn new(sym: String, secret: bool) -> Self {
|
||||||
|
Self::new_rng(sym, secret, &mut OsRng)
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
fn to_circ(&self) -> CircOption {
|
||||||
|
CircOption::Wire(self.clone())
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
fn empty(rng: &mut (impl RngCore + CryptoRng)) -> Self {
|
||||||
|
let mut keys = [[0; 16]; 2];
|
||||||
|
rng.fill_bytes(&mut keys[0]);
|
||||||
|
rng.fill_bytes(&mut keys[1]);
|
||||||
|
Self {
|
||||||
|
sym: None,
|
||||||
|
keys,
|
||||||
|
secret: false,
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
impl Circuit {
|
||||||
|
fn new(
|
||||||
|
left: CircOption,
|
||||||
|
right: CircOption,
|
||||||
|
value: [[bool; 2]; 2],
|
||||||
|
sym: String,
|
||||||
|
rng: &mut (impl RngCore + CryptoRng),
|
||||||
|
) -> Self {
|
||||||
|
let linp_keys = match left {
|
||||||
|
CircOption::Wire(ref w) => w.keys,
|
||||||
|
CircOption::Circuit(ref c) => c.out.keys,
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
let rinp_keys = match right {
|
||||||
|
CircOption::Wire(ref w) => w.keys,
|
||||||
|
CircOption::Circuit(ref c) => c.out.keys,
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
let out = Wire::empty(rng);
|
||||||
|
|
||||||
|
let mut table = [[[0; 32]; 2]; 2];
|
||||||
|
|
||||||
|
let i = rng.gen::<bool>() as usize;
|
||||||
|
let j = rng.gen::<bool>() as usize;
|
||||||
|
for left_bit in [i, 1 - i] {
|
||||||
|
for right_bit in [j, 1 - j] {
|
||||||
|
let enc = encrypt(
|
||||||
|
linp_keys[left_bit],
|
||||||
|
rinp_keys[right_bit],
|
||||||
|
out.keys[value[left_bit][right_bit] as usize],
|
||||||
|
);
|
||||||
|
|
||||||
|
table[left_bit][right_bit] = enc;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
Self {
|
||||||
|
left: Box::new(left),
|
||||||
|
right: Box::new(right),
|
||||||
|
table,
|
||||||
|
sym,
|
||||||
|
out,
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
fn to_circ(&self) -> CircOption {
|
||||||
|
CircOption::Circuit(self.clone())
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
impl CircOption {
|
||||||
|
fn evaluate_re(&self, vals: HashMap<String, bool>) -> [u8; 16] {
|
||||||
|
match self {
|
||||||
|
CircOption::Circuit(c) => {
|
||||||
|
let lv = c.left.evaluate_re(vals.clone());
|
||||||
|
let rv = c.right.evaluate_re(vals);
|
||||||
|
let mut out = [0; 16];
|
||||||
|
for i in [0, 1] {
|
||||||
|
for j in [0, 1] {
|
||||||
|
if let Some(x) = decrypt(lv, rv, c.table[i][j]) {
|
||||||
|
out = x;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
out
|
||||||
|
}
|
||||||
|
CircOption::Wire(w) => match &w.sym {
|
||||||
|
// Errr OT? hello?
|
||||||
|
Some(c) => w.keys[(vals[c]) as usize],
|
||||||
|
None => panic!("This should not happen."),
|
||||||
|
},
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
pub fn evaluate(&self, vals: HashMap<String, bool>) -> bool {
|
||||||
|
let out_label = self.evaluate_re(vals);
|
||||||
|
|
||||||
|
match self {
|
||||||
|
CircOption::Circuit(c) => {
|
||||||
|
if out_label == c.out.keys[0] {
|
||||||
|
false
|
||||||
|
} else if out_label == c.out.keys[1] {
|
||||||
|
true
|
||||||
|
} else {
|
||||||
|
panic!("Error!");
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
CircOption::Wire(w) => {
|
||||||
|
if out_label == w.keys[0] {
|
||||||
|
false
|
||||||
|
} else if out_label == w.keys[1] {
|
||||||
|
true
|
||||||
|
} else {
|
||||||
|
panic!("Error!");
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
impl BitAnd for CircOption {
|
||||||
|
type Output = CircOption;
|
||||||
|
|
||||||
|
fn bitand(self, rhs: Self) -> Self::Output {
|
||||||
|
CircOption::Circuit(Circuit::new(
|
||||||
|
self,
|
||||||
|
rhs,
|
||||||
|
[[false, false], [false, true]],
|
||||||
|
"&".to_string(),
|
||||||
|
&mut OsRng,
|
||||||
|
))
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
impl BitOr for CircOption {
|
||||||
|
type Output = CircOption;
|
||||||
|
|
||||||
|
fn bitor(self, rhs: Self) -> Self::Output {
|
||||||
|
CircOption::Circuit(Circuit::new(
|
||||||
|
self,
|
||||||
|
rhs,
|
||||||
|
[[false, true], [true, true]],
|
||||||
|
"|".to_string(),
|
||||||
|
&mut OsRng,
|
||||||
|
))
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
impl BitXor for CircOption {
|
||||||
|
type Output = CircOption;
|
||||||
|
|
||||||
|
fn bitxor(self, rhs: Self) -> Self::Output {
|
||||||
|
CircOption::Circuit(Circuit::new(
|
||||||
|
self,
|
||||||
|
rhs,
|
||||||
|
[[false, true], [true, false]],
|
||||||
|
"^".to_string(),
|
||||||
|
&mut OsRng,
|
||||||
|
))
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
#[cfg(test)]
|
||||||
|
mod test {
|
||||||
|
|
||||||
|
use crate::garble_classic::Wire;
|
||||||
|
use crate::garble_classic::{decrypt, encrypt};
|
||||||
|
use std::collections::HashMap;
|
||||||
|
|
||||||
|
#[test]
|
||||||
|
fn enc() {
|
||||||
|
let a = decrypt([2; 16], [4; 16], encrypt([2; 16], [4; 16], [9; 16]));
|
||||||
|
assert!(a == Some([9; 16]));
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
#[test]
|
||||||
|
fn circuit() {
|
||||||
|
let a = Wire::new("a".to_string(), true).to_circ();
|
||||||
|
let b = Wire::new("b".to_string(), false).to_circ();
|
||||||
|
let c = Wire::new("c".to_string(), false).to_circ();
|
||||||
|
let circ = (a | b) & c;
|
||||||
|
|
||||||
|
let mut h = HashMap::new();
|
||||||
|
h.insert("a".to_string(), false);
|
||||||
|
h.insert("b".to_string(), false);
|
||||||
|
h.insert("c".to_string(), true);
|
||||||
|
let out = circ.evaluate(h);
|
||||||
|
assert!(out == false);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
2
src/lib.rs
Normal file
2
src/lib.rs
Normal file
|
@ -0,0 +1,2 @@
|
||||||
|
#![allow(dead_code)]
|
||||||
|
pub mod garble_classic;
|
Loading…
Reference in New Issue
Block a user