論文の概要: A Non-leveled and Reliable Approximate FHE Framework through Binarized Polynomial Rings
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2508.02943v1
- Date: Mon, 04 Aug 2025 22:53:36 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-08-06 18:18:55.709137
- Title: A Non-leveled and Reliable Approximate FHE Framework through Binarized Polynomial Rings
- Title（参考訳）: 二元化多項式環による非レベル・信頼性近似FHEフレームワーク
- Authors: Baigang Chen, Dongfang Zhao,
- Abstract要約: ホモモルフィック暗号化(HE)は、暗号化されたデータに対するセキュアな計算を可能にし、クラウドコンピューティング、ヘルスケア、ファイナンスなどのドメインにおけるユーザのプライバシを保護する。
CKKSは、機械学習と数値計算の重要な要件である複素数に対する近似演算をサポートすることで有名である。
本稿では,2値係数のリング上で完全に動作し,軽量なブートストラップ機構で再スケーリングを置き換えたCKKSの2値変種を提案する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.1701842638497677
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
- Abstract: Homomorphic encryption (HE) enables secure computation on encrypted data, safeguarding user privacy in domains such as cloud computing, healthcare, and finance. Among fully homomorphic encryption (FHE) schemes, CKKS is notable for supporting approximate arithmetic over complex numbers, a key requirement for machine-learning and numerical workloads. However, CKKS incurs rapid noise growth, complex parameter tuning, and relies on costly modulus switching. We propose a binary variant of CKKS that operates entirely over binary-coefficient polynomial rings and replaces rescaling with a lightweight bootstrapping mechanism. To mitigate additional bit-flip errors introduced by binary encoding, we integrate BCH error-correcting codes for robust decryption. Our open-source implementation, built on the HElib library, preserves the core algebraic structure of CKKS while introducing binary-coefficient encoding, enabling efficient evaluation in small ring dimensions and unbounded-depth computation. Empirical evaluations demonstrate the framework's practicality and scalability across a range of settings.
- Abstract（参考訳）: ホモモルフィック暗号化(HE)は、暗号化されたデータに対するセキュアな計算を可能にし、クラウドコンピューティング、ヘルスケア、ファイナンスなどのドメインにおけるユーザのプライバシを保護する。
完全同型暗号化(FHE)スキームの中で、CKKSは、機械学習と数値処理の重要な要件である複素数に対する近似演算をサポートすることで有名である。
しかし、CKKSは急激な雑音増加、複雑なパラメータチューニングを引き起こし、コストのかかる弾性スイッチングに依存している。
本稿では, 完全二進係数多項式環上で動作し, 軽量ブートストラップ機構による再スケーリングを置き換えるCKKSのバイナリ変種を提案する。
バイナリエンコーディングによって導入されたビットフリップエラーを軽減するため、ロバスト復号のためにBCH誤り訂正符号を統合する。
HElibライブラリ上に構築したオープンソース実装は、バイナリ係数符号化を導入しながらCKKSのコア代数構造を保存し、小さなリング次元での効率的な評価と非有界深度計算を可能にする。
実証的な評価は、フレームワークの実用性とさまざまな設定におけるスケーラビリティを示している。
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