Concrete v2.10：引入 Rust 支持并增强 TFHE-rs 互操作性

Concrete v2.10：引入 Rust 支持并改进 TFHE-rs 互操作性

2025 年 4 月 10 日

Quentin Bourgerie

Concrete v2.10 推出了一个强大的新工具：Concrete for Rust——一个将全同态加密 (FHE) 直接引入 Rust 生态系统的集成。这是在现代系统编程中实现生产级 FHE 应用程序的重要一步。

如果你已经尝试过 Concrete，你可能已经熟悉了 concrete-python 前端。此工具允许你将 Python 程序编译成其全同态加密 (FHE) 等效程序，然后使用客户端和服务器 SDK 来处理加密、评估和解密。现在，有了这个新的 Rust 支持，以前使用底层 C++ API 的高级用户现在可以直接在 Rust 中利用 Concrete 的强大功能。

为什么选择 Rust？

在过去的几年里，Python 已经被证明是 Concrete 的一个很好的目标。它灵活、易于使用，并且拥有强大的科学计算生态系统。这就是为什么像 concrete-ml 这样的工具能够如此快速地支持如此多的机器学习模型。Python 非常适合尝试新想法和快速构建原型，并且 concrete-python 可以很好地集成在一起。

然而，当需要从原型转向真正的生产系统时，Python 可能会受到限制，而这正是 Rust 的用武之地。在 Zama，我们一直很欣赏 Rust 在编写密码学代码时的安全性。但除了内存安全之外，Rust 也越来越成为构建可靠的大规模应用程序的流行选择。

随着 Concrete for Rust 的首次发布，我们的目标是将两者的优点结合在一起：Python 的原型设计的便捷性，以及 Rust 用于生产就绪部署的强大而安全的基础。

入门：Rust 中的 Concrete

让我们来看一个简单的例子，看看 Rust 中的 Concrete 是如何工作的。

步骤 1 — 在 Python 中定义和编译模块。

我们首先使用 concrete-python 生成与 concrete-compiler 兼容的工件。然后，此工件将被导入并在 Rust 项目中使用，从而演示 Rust 集成如何融入更广泛的 Concrete 工具链中。

首先，使用 pip 安装 concrete-python：

pip install concrete-python

然后，我们定义一个包含两个函数的简单模块 inc 和 dec，它们分别增加和减少一个 8 位整数（即，计算以 2^8 为模进行）：

from concrete import fhe

@fhe.module()
class MyModule:
  @fhe.function({"x": "encrypted"})
  def inc(x):
      return (x+1) % 2**8
   @fhe.function({"x": "encrypted"})
  def dec(x):
      return (x-1) % 2**8

inputset = fhe.inputset(fhe.uint8)
module = MyModule.compile({"inc": inputset, "dec": inputset})

module.server.save(path="MyModule.zip", via_mlir=True)

请注意，本示例中使用的 Python 代码有意简单，仅用于测试目的。在实践中，你可以在程序中编写任何兼容的逻辑。

执行脚本后，你将获得一个名为 test.zip 的文件，其中包含你将在 Rust 项目中使用的已编译工件。

步骤 2 — 在 Rust 中使用该模块。

为了支持此工作流程，我们在 crates.io 上发布了两个 crate：

• concrete_macro，它允许在构建时导入 concrete-compiler 工件。
• concrete，它提供用于加密、评估和解密的客户端和服务器 API。

首先初始化你的 rust 项目并添加 concrete 依赖项：

cargo init
cargo add concrete@=2.10.1-rc1 concrete-macro@=2.10.1-rc1

使用 concrete_macro，你可以使用 FHE 轻松地将预编译模块导入到你的 Rust 项目中：

mod MyModule {
   use concrete_macro::from_concrete_python_export_zip;
   from_concrete_python_export_zip!("MyModule.zip");
}

在底层，过程宏执行多个任务来集成预编译模块：

• 解压缩 concrete-compiler 工件
• 触发重新编译步骤
• 读取元数据
• 生成相应的客户端/服务器 API

在上面的例子中，该模块包含两个函数 inc 和 dec，这些函数现在在 Rust 中可用。你可以运行完整的 FHE 工作流程：

fn main() {
  use concrete::common::Tensor;

  let input = Tensor::new(vec![5], vec![]);
  let expected_output = Tensor::new(vec![6], vec![]);

  // Step 1 (Client side) : keygen
  // 步骤 1（客户端）：密钥生成
  let mut secret_csprng = concrete::common::SecretCsprng::new(0u128);
  let mut encryption_csprng = concrete::common::EncryptionCsprng::new(0u128);
  let keyset = my_module::new_keyset(secret_csprng.pin_mut(), encryption_csprng.pin_mut());
  let client_keyset = keyset.get_client();

  // Step 2 (Client side) : Create the client stub of the inc function
  // 步骤 2（客户端）：创建 inc 函数的客户端存根
  let mut inc_client = my_module::client::inc::ClientFunction::new(&client_keyset, encryption_csprng);

  // Step 3 (Client side) : Encrypt the input and get the evaluation keys
  // 步骤 3（客户端）：加密输入并获取评估密钥
  let encrypted_input = inc_client.prepare_inputs(input);
  let evaluation_keys = keyset.get_server();

  // Step 4 (Server side) : Create the server stub of the inc function
  // 步骤 4（服务器端）：创建 inc 函数的服务器存根
  let mut inc_server = my_module::server::inc::ServerFunction::new();

  // Step 5 (Server side) : Invoke the server stub with the evaluation keys and the encrypted input
  // 步骤 5（服务器端）：使用评估密钥和加密输入调用服务器存根
  let encrypted_output = inc_server.invoke(&evaluation_keys, encrypted_input);

  // Step 6 (Client side) : Decrypt the output
  // 步骤 6（客户端）：解密输出
  let decrypted_output = inc_client.process_outputs(encrypted_output);

  // Assert that the decrypted output is equal to the expected output
  // 断言解密后的输出等于预期输出
  assert_eq!(decrypted_output.values(), expected_output.values());
}

注意： Rust API 目前处于 beta 阶段，这意味着它仍然是实验性的，并且可能会在未来的版本中发展。我们正在积极改进——欢迎尝试、分享你的反馈，并继续关注更新！

改进 TFHE-rs 互操作性

除了 Rust 支持之外，Concrete v2.10 还带来了一些对 TFHE-rs 互操作性的增强——从而更容易地结合两个生态系统的优势。

有关更多详细信息，请查看发行说明。

附加链接

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• 原文链接： zama.ai/post/concrete-v2...
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