新一代同态加密编译器速度提升51%
作者:星期五, 一月 29, 20210

同态加密(HE)是一种隐私保护技术,可以直接在加密数据上执行计算任务。HE支持安全的远程计算,云服务提供商可以在不查看高度敏感数据的情况下进行数据计算(即“可用不可看”)。但是,尽管颇具吸引力,但性能和可编程性方面面临的挑战仍然是HE广泛采用的主要障碍。

要实现HE的潜力就需要开发一种编译器,将未加密的纯文本代码库实时转换为加密代码。为此,Facebook、纽约大学和斯坦福大学的研究人员开发了Porcupine(https://arxiv.org/pdf/2101.07841.pdf),这是一种HE的“合成编译器”,开发团队声称,与启发式驱动的、完全手动优化的代码相比,它的速度提高了51%。

研究人员解释说,在一个纯文本代码示例中,Porcupine会合成执行相同计算的HE代码。在内部,Porcupine使用称为Quill的组件对指令噪声、等待时间、行为和HE程序语义进行建模。Quill使Porcupine能够推理并搜索可验证的HE内核,同时最大程度地减少代码的延迟和噪声累积。结果是一套套件,可以自动化和优化纯文本到HE代码的映射和调度。

在实验中,研究人员使用一系列图像处理和线性代数程序对Porcupine进行了评估。根据研究人员的说法,对于小型程序,Porcupine能够找到与人工书写的基线相同的优化实现。在更大、更复杂的程序上,Porcupine能发现分解优化,甚至涉及可分离过滤器的特定应用优化。

研究人员写道:“我们的结果证明了我们基于综合的编译方法的有效性和普遍性,并进一步激发了自动推理在HE中对性能和生产率的提升。Porcupine提取了构建正确的HE计算的细节,以便应用程序设计人员可以将精力集中在其他设计注意事项上。”

对HE的热爱已经催生了许多家创业公司,指在将其引入生产系统。总部位于新泽西州纽瓦克的Duality Technologies最近从英特尔的一个风险投资部门获得了资金,并将其HE平台推向“无数”企业(尤其是受管制行业的企业)的隐私保护解决方案。银行可以在各个机构之间进行增强隐私的金融犯罪调查,企业的销售策略也可以这样做,而科学家可以利用它与有关病历的研究进行合作。


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