OOS16 OT Extension demo

oos16_poc.py

import random


# 最大表示范围 2^k
k = 76
# BCH 编码长度
l = 512


class BCH():
    def __init__(self, n, k, g):
        self.n, self.k, self.g = n, k, g

    def bch_encoder(self, data):
        n, k, g = self.n, self.k, self.g
        # 计算校验码
        bb = [0] * (n-k)
        for i in range(k-1, -1, -1):
            feedback = data[i] ^ bb[n-k-1];
            if feedback != 0:
                for j in range(n-k-1, 0, -1):
                    if g[j] != 0:
                        bb[j] = bb[j-1] ^ feedback
                    else:
                        bb[j] = bb[j-1]
                bb[0] = g[0] & feedback
            else:
                for j in range(n-k-1, 0, -1):
                    bb[j] = bb[j-1]
                bb[0] = 0
        # 移位求和计算结果
        data += [0] * (n-k)
        bb = [0] * k + bb
        return [i+j for i,j in zip(data, bb)]

    def __getitem__(self, idx):
        data = [int(i) for i in list(f'{idx:0{self.k}b}')]
        num = [str(i) for i in self.bch_encoder(data)]
        return int('0b'+''.join(num), 2)

# BCH-511 [511, 76, >=171] 的生成多项式系数
# 使用 MATLAB 计算得到 https://ww2.mathworks.cn/help/comm/ref/bchgenpoly.html
# 可交互输入 strrep(num2str(genpoly.x),' ','') 取得二进制字符串，再转换为 HEX 码
gx = 'ad98bf9547f24b8a971bba5f0c3b524c0f6f91dbe79d89b207' + \
     '848ffad3b37791732ac9184a83a6e7cf2e2c8aaaae28d8c59a7e1153e45'
e = BCH(511, 76, [int(i) for i in list(f"{int(gx, 16):b}")])


def print_bin(bin_list):
    r = [f'0b{i:0{k}b}' for i in bin_list]
    print(r)


def nise_ot(t0, t1, s):
    # 模拟 len(s) 个 1-2 OT
    # 按位进行选择，si=0 选择 t0i，si=1 选择 t1i
    r = ''
    for i, si in enumerate(s[::-1]):
        if si == '0':
            r += t0[-i-1]
        else:
            r += t1[-i-1]
    return int('0b' + r[::-1], 2)


# R 初始化的选择字符串 r
r = random.randrange(0, 2**k)
# 随机比特矩阵 T0 的一行
t0 = random.randrange(0, 2**l)
# 异或得到矩阵 T1 的一行
t1 = t0^e[r]
print(f"{r=}, t0=0b{t0:0{l}b}, t1=0b{t1:0{l}b}")

# S 随机初始化字符串 s
s = random.randrange(0, 2**l)
# 模拟 OT 得到 Q 矩阵的一行
qi = nise_ot(f'{t0:0{l}b}', f'{t1:0{l}b}', f'{s:0{l}b}')
print(f"s=0b{s:0{l}b}, qi=0b{qi:0{l}b}")

# 对于 Alice，所有对称密钥组合为
p = qi^e[r]&s
# 验证与 Bob 的相同
print(f"Check: {p==t0}")

# 接下来 Bob 通知 Alice 若干个序号，其中包含 r
# Alice 使用这些序号对应的密钥加密内容并传递给 Bob
# 为去除线性相关性，在使用这些密钥时，需要使用单向函数进行处理
# 例如：Enc(PlainText) = PlainText ^ H(j, pj)