计算机科学 > 硬件架构
[提交于 2025年7月1日
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标题: Presto:混合同态加密中密码的硬件加速
标题: Presto: Hardware Acceleration of Ciphers for Hybrid Homomorphic Encryption
摘要: 混合同态加密(HHE)结合了对称密钥和同态加密,以减少在HE客户端-服务器部署中至关重要的密文扩展。已经开发了适用于高效HE评估的特殊对称密码。它们的客户端部署需要高性能且节能的实现,在本文中我们开发并评估了针对两种已知CKKS目标HHE密码HERA和Rubato的硬件加速器。我们设计了向量化和重叠的功能模块。该设计利用了MixColumns和MixRows函数的转置不变性属性,并交替中间状态的顺序以消除流密钥生成中的气泡,从而提高延迟和吞吐量。我们将RNG和密钥计算阶段解耦,以隐藏RNG的延迟并减少FIFO中的关键路径,从而实现更高的工作频率。我们在AMD Virtex UltraScale+ FPGA上实现了加速器。与软件实现相比,Rubato和HERA的吞吐量提高了6倍。在延迟方面,Rubato实现了5倍的减少,而HERA实现了3倍的减少。此外,与它们的软件实现相比,我们的硬件实现使Rubato的能量消耗减少了75倍,HERA的能量消耗减少了47倍。
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