ARK:実行時データ生成および相互運用鍵再利用による完全準同形暗号アクセラレータ【JST・京大機械翻訳】

Kim Jongmin; Lee Gwangho; Kim Sangpyo; Sohn Gina; Kim John; Rhu Minsoo; Ahn Jung Ho

プレプリント

J-GLOBAL ID：202202209949828817 整理番号：22P0342111

ARK:実行時データ生成および相互運用鍵再利用による完全準同形暗号アクセラレータ【JST・京大機械翻訳】

ARK: Fully Homomorphic Encryption Accelerator with Runtime Data Generation and Inter-Operation Key Reuse

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発行年： 2022年05月02日プレプリントサーバーでの情報更新日： 2022年10月29日
JST資料番号： O7000B 資料種別：プレプリント
記事区分：プレプリント発行国：アメリカ合衆国 (USA) 言語：英語 (EN)

※このプレプリント論文は学術誌に掲載済みです。なお、学術誌掲載の際には一部内容が変更されている可能性があります。

同形暗号化(HE)は,サーバのプライバシー保護計算を可能にする最も有望なポスト量子暗号方式の一つである。しかし,雑音は,HE暗号化データ上で操作を実行するように蓄積し,可能な操作の数を制限する。完全HE(FHE)はブートストラップ操作を導入することによってこの制限を除去し,データを更新する。しかし,FHEスキームは高度にメモリ結合である。特に,ブートストラップは,オフチップメモリから評価鍵と平文のGBsを負荷することを必要とし,FHE加速はオフチップメモリ帯域幅によって基本的にボトルネックされる。本論文では,Runtimeデータ生成と相互運用鍵再利用を有するFHEのための加速器であるARKを提案した。ARKは,ブートストラップを加速させるために,新しいアルゴリズムアーキテクチャ共設計で実用的なFHE作業負荷を可能にする。最初に,ランタイムデータ生成と相互運用鍵再利用を通してオフチップメモリ帯域幅ボトルネックを除去する。この手法は,ARKが作業セットのサイズを大幅に削減することによってオンチップメモリを完全に利用することを可能にする。そのようなアルゴリズム的強化のトップにおいて,著者らは,データアクセスパターンに基づく効率的,交互データ分布ポリシー,およびベース変換,数理論的変換,および自動写像ユニットを含む,調整機能ユニットの流線データフロー組織を通して,オンチップデータ移動を最小化するARKマイクロアーキテクチャを構築した。全体として,著者らの共設計は,FHEの重い計算とデータ移動オーバヘッドを効果的に扱い,ブートストラップを含むHE操作のコストを劇的に削減する。【JST・京大機械翻訳】

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符号理論 , データ保護

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