Fugu-MT 論文翻訳(概要): A High-Throughput AES-GCM Implementation on GPUs for Secure, Policy-Based Access to Massive Astronomical Catalogs

論文の概要: A High-Throughput AES-GCM Implementation on GPUs for Secure, Policy-Based Access to Massive Astronomical Catalogs

arxiv url: http://arxiv.org/abs/2602.23067v1
Date: Thu, 26 Feb 2026 14:54:24 GMT
ステータス: 翻訳完了
システム内更新日: 2026-02-27 18:41:22.730143
Title: A High-Throughput AES-GCM Implementation on GPUs for Secure, Policy-Based Access to Massive Astronomical Catalogs
Title（参考訳）: AES-GCMによる大規模天体カタログへのセキュアでポリシーに基づくアクセスのためのGPUの高速実装
Authors: Samuel Lemes-Perera, Miguel R. Alarcon, Pino Caballero-Gil, Miquel Serra-Ricart,
Abstract要約: 大規模な天文学調査は、効率的で安全なアクセスを必要とする大量の画像カタログを生成する。本稿では, AES-GCM認証プロトコルのGPU高速化実装に, きめ細かいアクセス制御のためのフレキシブルなポリシーエンジンを統合するフレームワークを提案する。
参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
Abstract: The era of large astronomical surveys generates massive image catalogs requiring efficient and secure access, particularly during pre-publication periods where data confidentiality and integrity are paramount. While Findable, Accessible, Interoperable, and Reusable (FAIR) principles guide the eventual public dissemination of data, traditional security methods for restricted phases often lack granularity or incur prohibitive performance penalties. To address this, we present a framework that integrates a flexible policy engine for fine-grained access control with a novel GPU-accelerated implementation of the AES-GCM authenticated encryption protocol. The novelty of this work lies in the adaptation and optimization of a parallel tree-reduction strategy to overcome the main performance bottleneck in authenticated encryption on GPUs: the inherently sequential Galois/Counter Mode (GCM) authentication hash (GHASH). We present both the algorithmic adaptation and its efficient execution on GPU architectures. Although similar parallelization techniques have been explored in cryptographic research, this is, to our knowledge, the first demonstration of their integration into a high-throughput encryption framework specifically designed for large-scale astronomical data. Our implementation transforms the sequential GHASH computation into a highly parallelizable, logarithmic-time process, achieving authenticated encryption throughput suitable for petabyte-scale image analysis. Our solution provides a robust mechanism for data providers to enforce access policies, ensuring both confidentiality and integrity without hindering research workflows, thereby facilitating a secure and managed transition of data to public, FAIR archives.
Abstract（参考訳）: 大規模な天文学調査の時代は、特にデータの機密性と整合性が最重要である公開前の期間に、効率的で安全なアクセスを必要とする大規模な画像カタログを生成する。 Findable、Accessible、Interoperable、Reusable(FAIR)の原則は、データの最終的な普及を導くものであるが、制限されたフェーズに対する従来のセキュリティメソッドは、粒度や禁止されたパフォーマンスの罰則を欠いていることが多い。そこで本稿では, AES-GCM認証プロトコルのGPU高速化実装と, 細粒度アクセス制御のためのフレキシブルポリシエンジンを統合したフレームワークを提案する。この研究の斬新さは、GPU上での認証暗号化における主要なパフォーマンスボトルネックを克服する、並列ツリー推論戦略の適応と最適化にある。本稿では,GPUアーキテクチャ上でのアルゴリズム適応と効率的な実行について述べる。類似した並列化技術が暗号研究で研究されているが、これは我々の知る限り、大規模な天文学データに特化して設計された高スループット暗号化フレームワークへの統合の初めての実証である。我々の実装は、逐次的なGHASH計算を高度に並列化可能な対数時間プロセスに変換し、ペタバイト規模の画像解析に適した認証暗号化スループットを実現する。我々のソリューションは、データプロバイダがアクセスポリシーを強制する堅牢なメカニズムを提供し、研究ワークフローを妨げることなく、機密性と整合性の両方を保証します。

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