論文の概要: TFHE-SBC: Software Designs for Fully Homomorphic Encryption over the Torus on Single Board Computers

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2503.02559v1
• Date: Tue, 04 Mar 2025 12:36:58 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-03-05 19:12:45.397178
• Title: TFHE-SBC: Software Designs for Fully Homomorphic Encryption over the Torus on Single Board Computers
• Title（参考訳）: TFHE-SBC:シングルボードコンピュータ上のトーラス上での完全同型暗号化のためのソフトウェア設計
• Authors: Marin Matsumoto, Ai Nozaki, Hideki Takase, Masato Oguchi,
• Abstract要約: 本稿では,クライアント側TFHE操作を高速化し,通信とエネルギー効率を実現するため,SBC固有の新しい設計TFHE-SBCを提案する。 実験の結果,TFHE-SBC暗号は2486倍高速で,通信効率は512倍,エネルギー効率は12～2004倍向上した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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• Abstract: Fully homomorphic encryption (FHE) is a technique that enables statistical processing and machine learning while protecting data including sensitive information collected by such single board computers (SBCs) on a cloud server. Among FHE schemes, the TFHE scheme is capable of homomorphic NAND operation, and unlike other FHE schemes, it can perform any operation, such as minimum, maximum, and comparison operations. However, TFHE requires Torus Learning With Error (TLWE) encryption, which encrypts one bit at a time, resulting in less efficient encryption and larger ciphertext size than the other schemes. In addition, SBCs have a limited number of hardware accelerators compared to servers, making it difficult to perform the same optimization as servers. In this study, we propose a novel SBC-specific design TFHE-SBC to accelerate the client-side TFHE operations and achieve communication and energy efficiency. Experimental results show that the TFHE-SBC encryption is up to 2486 times faster, communication efficiency improves 512 times higher, and 12 to 2004 times more energy efficiency than the state-of-the-art.
• Abstract（参考訳）: FHE(Fully homomorphic encryption)は、クラウドサーバ上の単一ボードコンピュータ(SBC)が収集したセンシティブな情報を含むデータを保護しながら、統計処理と機械学習を可能にする技術である。 FHEスキームの中では、TFHEスキームは同型NAND演算が可能であり、他のFHEスキームとは異なり、最小、最大、比較演算などの任意の操作を実行できる。 しかし、TFHEはTLWE(Torus Learning With Error)暗号化を必要とするため、一度に1ビットを暗号化することで、暗号化の効率が低下し、他の方式よりも大きな暗号文サイズになる。 加えて、SBCはサーバに比べてハードウェアアクセラレータが限られており、サーバと同じ最適化を実行するのが困難である。 本研究では,クライアント側TFHE操作を高速化し,通信とエネルギー効率を向上する新しいSBC設計TFHE-SBCを提案する。 実験の結果,TFHE-SBC暗号は2486倍高速で,通信効率は512倍,エネルギー効率は12～2004倍向上した。

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