TurboHE: Accelerating Fully Homomorphic Encryption Using FPGA Clusters
Notice bibliographique
Résumé
With the burgeoning demands for cloud computing in various fields followed by the rising attention to sensitive data exposure, Fully Homomorphic Encryption (FHE) is gaining popularity as a potential solution to privacy protection. By performing computations directly on the ciphertext (encrypted data) without decrypting it, FHE can guarantee the security of data throughout its lifecycle without compromising the privacy. However, the excruciatingly slow speed of FHE scheme makes adopting it impractical in real life applications. Therefore, hardware accelerators come to the rescue to mitigate the problem. Among various hardware platforms, FPGA clusters are particularly promising because of their flexibility and ready availability at many cloud providers such as FPGA-as-a-Service (FaaS). Hence, reusing the existing infrastructure can greatly facilitate the implementation of FHE on the cloud.In this paper, we present TurboHE, the first hardware accelerator for FHE operations based on an FPGA cluster. TurboHE aims to boost the performance of CKKS, one of the fastest FHE schemes which is most suitable to machine learning applications, by accelerating its computationally intensive and frequently used operation: relinearization. The proposed scalable architecture based on hardware partitioning can be easily configured to accommodate high acceleration requirements for relinearization with very large CKKS parameters. As a demonstration, an implementation, which supports 32,768 polynomial coefficients and a coefficient bitwidth of 594 decomposed into 11 Residue Number System (RNS) components, was deployed on a cluster consisting of 9 Xilinx VU13P FPGAs. The cluster operated at 200 MHz and achieved 1096 times throughput compared with a single threaded CPU implementation. Moreover, the low level hardware components implemented in this work such as the NTT module can also be applied to accelerate other lattice-based cryptography schemes.
Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.
Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,006 | 0,001 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».