Fugu-MT 論文翻訳(概要): Efficient Arithmetic-and-Comparison Homomorphic Encryption with Space Switching

論文の概要: Efficient Arithmetic-and-Comparison Homomorphic Encryption with Space Switching

arxiv url: http://arxiv.org/abs/2604.19890v1
Date: Tue, 21 Apr 2026 18:12:37 GMT
ステータス: 翻訳完了
システム内更新日: 2026-04-23 15:36:10.739979
Title: Efficient Arithmetic-and-Comparison Homomorphic Encryption with Space Switching
Title（参考訳）: 空間スイッチングによる効率的な算術・比較同型暗号化
Authors: Erwin Eko Wahyudi, Yan Solihin, Qian Lou,
Abstract要約: ホモモルフィック暗号化(英語版) (FHE) は復号化せずに暗号化されたデータの計算を可能にする。統一されたフレームワークにおける算術演算と比較演算の両方を効率的にサポートする既存のスキームは存在しない。 FVスタイルのスキーム内で算術と比較をシームレスに統合する空間切替法を提案する。
参考スコア（独自算出の注目度）: 15.580543805873466
License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
Abstract: Fully homomorphic encryption (FHE) enables computation on encrypted data without decryption, making it central to privacy-preserving applications. However, no existing scheme efficiently supports both arithmetic and comparison operations in a unified framework. Prior approaches such as scheme switching and polynomial approximation face serious limitations: switching incurs prohibitive overhead for large inputs, while approximation methods introduce errors near critical points, restricting use in accuracy-sensitive tasks. We propose space switching method to integrate arithmetic and comparison computation seamlessly within FV-style schemes. Our approach identifies that the two types of operations require different plaintext spaces and introduces two procedures: a reduction step to transition from the number space $\mathbb{Z}_{p^r}$ to the digit space $\mathbb{Z}_{p}$, and a modulus-raising step to map results back to $\mathbb{Z}_{p^r}$. This design enables continuous evaluation of arithmetic and comparison within the same scheme. Experiments show that our method achieves up to $17\times$ faster performance than scheme switching and $15\times$ faster than direct comparison on database workloads, demonstrating its practicality for real-world privacy-preserving computation. Code and artifacts are available at https://github.com/UCF-Lou-Lab-PET/Universal-BGV.
Abstract（参考訳）: 完全同型暗号化(FHE)は、復号化せずに暗号化データの計算を可能にし、プライバシ保護アプリケーションの中心となる。しかし、統一されたフレームワークにおける算術演算と比較演算の両方を効率的にサポートする既存のスキームは存在しない。スキームスイッチングや多項式近似といった従来の手法では、大きな入力に対して不規則なオーバーヘッドを発生させるのに対して、近似法では臨界点付近でエラーが発生し、精度に敏感なタスクでの使用が制限される。本稿では,FVスタイルのスキーム内で算術と比較計算をシームレスに統合する空間切替法を提案する。提案手法では,2種類の操作が異なる平文空間を必要とすることを確認し,数値空間 $\mathbb{Z}_{p^r}$ から桁空間 $\mathbb{Z}_{p}$ への変換ステップと,結果を $\mathbb{Z}_{p^r}$ に写像するためのモジュラーライジングステップの2つの手順を導入する。この設計は、同じスキーム内で算術と比較の連続的な評価を可能にする。実験の結果,提案手法は,スキーマスイッチよりも最大17ドル,データベースの直接比較よりも15ドル,現実のプライバシ保存計算における実用性を実証した。コードとアーティファクトはhttps://github.com/UCF-Lou-Lab-PET/Universal-BGVで入手できる。

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