論文の概要: Compile-Time Fully Homomorphic Encryption: Eliminating Online Encryption via Algebraic Basis Synthesis

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2505.12582v1
• Date: Mon, 19 May 2025 00:05:18 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-05-20 14:57:11.322722
• Title: Compile-Time Fully Homomorphic Encryption: Eliminating Online Encryption via Algebraic Basis Synthesis
• Title（参考訳）: コンパイル時完全同型暗号化:代数基底合成によるオンライン暗号化の除去
• Authors: Dongfang Zhao,
• Abstract要約: 完全同相暗号(FHE)システムにおけるコンパイル時暗号文合成のための新しいフレームワークを提案する。 本手法は,実行時に暗号化アルゴリズムを呼び出す代わりに,事前計算した暗号化ベースベクトルから暗号文を合成する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.3824176915623292
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
• Abstract: We propose a new framework for compile-time ciphertext synthesis in fully homomorphic encryption (FHE) systems. Instead of invoking encryption algorithms at runtime, our method synthesizes ciphertexts from precomputed encrypted basis vectors using only homomorphic additions, scalar multiplications, and randomized encryptions of zero. This decouples ciphertext generation from encryption, and enables efficient batch encoding through algebraic reuse. We formalize this technique as a randomized module morphism and prove that it satisfies IND-CPA security. Our proof uses a hybrid game framework that interpolates between encrypted vector instances and reduces adversarial advantage to the indistinguishability of the underlying FHE scheme. This reduction structure captures the security implications of ciphertext basis reuse and structured noise injection. The proposed synthesis primitive supports fast, encryption-free ingestion in outsourced database systems and other high-throughput FHE pipelines. It is compatible with standard FHE APIs and preserves layout semantics for downstream homomorphic operations.
• Abstract（参考訳）: 完全同相暗号(FHE)システムにおけるコンパイル時暗号文合成のための新しいフレームワークを提案する。 実行時に暗号化アルゴリズムを呼び出す代わりに、同型加算、スカラー乗算、ゼロのランダム化暗号化のみを用いて事前計算された暗号化基底ベクトルから暗号文を合成する。 これにより、暗号化から暗号文生成を分離し、代数的再利用による効率的なバッチ符号化を可能にする。 我々はこの手法をランダム化モジュールの射として形式化し、IND-CPAセキュリティを満たすことを証明した。 我々の証明では、暗号化されたベクトルインスタンス間を補間し、基礎となるFHEスキームの不明瞭さに対する敵対的優位性を低下させるハイブリッドゲームフレームワークを用いている。 この低減構造は、暗号文ベース再利用と構造化ノイズ注入のセキュリティへの影響を捉えている。 提案する合成プリミティブは、アウトソースデータベースシステムや他の高スループットFHEパイプラインにおける高速で暗号化不要な取り込みをサポートする。 標準のFHE APIと互換性があり、下流の同型操作のためのレイアウトセマンティクスを保存する。

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