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IBM 重写了其 C++ 同态加密库,速度提高 75 倍 !

云头条 刘婷婷

IBM的同态加密技术将速度提升75倍。同态加密是一种用于在不解密的情况下处理加密数据的技术。这将使敏感数据处理变得极其安全:比如说,公司可以加密托管在云端的数据库,无需将记录转换回成明文,就可以处理记录。

IBM研究同态加密已有一些年头,它在三年前发布了HElib C++库的第一个版本,但该技术始终存在性能开销大的问题。在同态加密的发明者克雷格•金特里(Craig Gentry)的带领下,IBM首次研发的同态加密技术其运行速度比明文操作慢“100万亿倍”。后来在一台16核服务器上运行,速度加快了200万倍。

在国际密码学研究协会上展示的这篇论文(见文末)中,IBM的谢•哈勒维(Shai Halevi)和维克多•舒普(Victor Shoup,后者还供职于纽约大学)解释了他们如何提高速度。

 

论文写道:“将这种自同构运用于密文的主要成本实际上是‘密钥交换’的成本:我们将自同构运用于密文中的每个环元素上(这实际上是成本很低的操作)后,最终得到了相对于“错误”密钥的加密;通过使用这个特定自同构所特有的公钥中的数据(即所谓的“密钥交换矩阵”),我们就可以将密文转换回成相对于‘正确’密钥的加密。”

 “所以提高性能的主要目标是,减少自同构的数量,并降低每个自同构的成本。”

用更通俗的话来说,新的库采用了一种新的策略来计算那些自同构(速度提高了15倍到20倍);研究人员重构了许多必要的计算;一些计算被移出了库的主循环(速度提高了6倍到20倍)。

HElib仍然是一个研究性质的项目。在现阶段,这个库主要面向研究HE及其用途的研究人员。目前它还相当低级,最好把它看成是“面向HE的汇编语言”。也就是说,它提供了低级例程(set、add、multiply和shift等),为优化提供了尽可能多的途径。但愿最终我们能够提供更高级的例程。

完整的论文查看:




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