論文の概要: HElium: A Language and Compiler for Fully Homomorphic Encryption with Support for Proxy Re-Encryption
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2312.14250v1
- Date: Thu, 21 Dec 2023 19:07:21 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-03-18 11:28:19.009811
- Title: HElium: A Language and Compiler for Fully Homomorphic Encryption with Support for Proxy Re-Encryption
- Title（参考訳）: HElium: プロキシ再暗号化をサポートする完全同型暗号化のための言語とコンパイラ
- Authors: Mirko Günther, Lars Schütze, Kilian Becher, Thorsten Strufe, Jeronimo Castrillon,
- Abstract要約: ホモモルフィック暗号化(FHE)は、プライバシー保護分析を可能にする。
FHEは大量の計算オーバーヘッドを追加し、その効率的な使用には高いレベルの専門知識が必要である。
プロキシ再暗号化をネイティブサポートした最初の最適化FHEであるHEliumを提案する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.2497737056372666
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Privacy-preserving analysis of confidential data can increase the value of such data and even improve peoples' lives. Fully homomorphic encryption (FHE) can enable privacy-preserving analysis. However, FHE adds a large amount of computational overhead and its efficient use requires a high level of expertise. Compilers can automate certain aspects such as parameterization and circuit optimizations. This in turn makes FHE accessible to non-cryptographers. Yet, multi-party scenarios remain complicated and exclude many promising use cases such as analyses of large amounts of health records for medical research. Proxy re-encryption (PRE), a technique that allows the conversion of data from multiple sources to a joint encryption key, can enable FHE for multi-party scenarios. Today, there are no optimizing compilers for FHE with PRE capabilities. We propose HElium, the first optimizing FHE compiler with native support for proxy re-encryption. HElium features HEDSL, a domain-specific language (DSL) specifically designed for multi-party scenarios. By tracking encryption keys and transforming the computation circuit during compilation, HElium minimizes the number of expensive PRE operations. We evaluate the effectiveness of HElium's optimizations based on the real-world use case of the tumor recurrence rate, a well-known subject of medical research. Our empirical evaluation shows that HElium substantially reduces the overhead introduced through complex PRE operations, an effect that increases for larger amounts of input data.
- Abstract（参考訳）: 機密データのプライバシー保護分析は、そのようなデータの価値を高め、人々の生活を改善する。
完全同型暗号化(FHE)は、プライバシー保護分析を可能にする。
しかし、FHEは大量の計算オーバーヘッドを追加し、その効率的な使用には高いレベルの専門知識が必要である。
コンパイラはパラメータ化や回路最適化といった特定の側面を自動化することができる。
これにより、FHEは非暗号学者にアクセスできる。
しかし、多党のシナリオは依然として複雑であり、医療研究のための大量の健康記録の分析など多くの有望なユースケースを除外している。
Proxy Re-Encryption (PRE)は、複数のソースから共同暗号化キーへのデータの変換を可能にする技術で、複数パーティのシナリオでFHEを有効にする。
現在、プリミティブ機能を備えたFHE用の最適化コンパイラは存在しない。
プロキシ再暗号化をネイティブサポートした最初の最適化FHEコンパイラであるHEliumを提案する。
HEliumは、マルチパーティシナリオ用に特別に設計されたドメイン固有言語(DSL)であるHEDSLを備えている。
暗号鍵を追跡し、コンパイル中に計算回路を変換することで、HEliumは高価なプリ操作の数を最小化する。
腫瘍再発率の実例に基づくHeliumの最適化の有効性について検討した。
実験により, HEliumは複雑な Pre 演算によって生じるオーバーヘッドを大幅に低減し, 入力データ量の増加に寄与することを示した。
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