論文の概要: An End-to-End Encrypted Control Pipeline for Multi-Agent Coordination via CKKS Homomorphic Encryption

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2606.07375v1
• Date: Fri, 05 Jun 2026 15:18:35 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-06-08 14:33:29.813838
• Title: An End-to-End Encrypted Control Pipeline for Multi-Agent Coordination via CKKS Homomorphic Encryption
• Title（参考訳）: CKKS同型暗号化によるマルチエージェントコーディネーションのためのエンドツーエンド暗号化制御パイプライン
• Authors: Sai Sandeep Damera, Maria Charitidou, Asim Zoulkarni, John S. Baras,
• Abstract要約: マルチエージェントシステムのクラウドベースの調整には、中央サーバと状態を共有する必要がある。 ホモモルフィック暗号化(FHE)は、これを原則として解決するが、その算術的制約は制御ループのすべてのステージを再設計することを要求する。 本稿では,CKKSで暗号化されたデータに対して,センサ,状態推定,状態伝搬,コンセンサス制御を行うエンドツーエンドの暗号化制御パイプラインを提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.2249474972573555
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Cloud-based coordination of multi-agent systems requires sharing state with a central server, creating a conflict between coordination and privacy. Fully homomorphic encryption (FHE) resolves this in principle, but its severe arithmetic constraints demand that every stage of the control loop be redesigned from first principles. We present an end-to-end encrypted control pipeline in which sensing, state estimation, state propagation, and consensus control all operate on CKKS-encrypted data using only addition, multiplication, and cyclic rotation. In order to overcome the computational challenges of FHE, we employ steady-state Kalman gains instead of solving for the matrices online and graph Laplacians are applied via the diagonal method at a cost proportional to the number of nonzero cyclic diagonals, accommodating ring, torus, and complete-graph topologies within a unified framework. To quantify the cumulative effect of encryption noise, we use the separation principle to decouple controller and observer error dynamics and derive a periodic bootstrapping bound in which CKKS bootstrapping acts as an impulsive disturbance; the resulting steady-state error ball depends on the bootstrapping precision and the closed-loop spectral radius, providing a direct design equation for the privacy-accuracy tradeoff. The pipeline is validated on a multi-agent formation control scenario, confirming stable closed-loop operation under encryption with bounded tracking error.
• Abstract（参考訳）: マルチエージェントシステムのクラウドベースのコーディネーションでは、中央サーバと状態を共有する必要があるため、コーディネーションとプライバシの衝突が発生する。 完全同型暗号(FHE)は原則としてこれを解決しているが、その厳密な算術的制約は制御ループのすべての段階を第一原理から再設計することを要求している。 本稿では, CKKSで暗号化されたデータに対して, 加算, 乗算, 循環回転のみを用いて, センシング, 状態推定, 状態伝搬, コンセンサス制御を行うエンド・ツー・エンドの暗号化制御パイプラインを提案する。 FHEの計算課題を克服するために、オンラインの行列を解く代わりに定常カルマンゲインを使用し、グラフラプラシアンを非零巡回対角線数、共役環、トーラス、および統一フレームワーク内の完全グラフトポロジーに比例したコストで対角法により適用する。 暗号化ノイズの累積効果を定量化するために、分離原理を用いてコントローラとオブザーバエラーダイナミクスを分離し、CKKSブートストラッピングが衝動障害として作用する周期的なブートストラッピング境界を導出する。 パイプラインはマルチエージェント生成制御シナリオで検証され、バウンドトラッキングエラーのある暗号化下での安定したクローズドループ動作を確認する。

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