[發明專利]用于在同態加密下加速安全計算的同態處理單元(HPU)

在審

• 申請號: 201780091743.6
• 申請日: 2017-08-11
• 公開（公告）號: CN110892393A
• 公開（公告）日: 2020-03-17
• 發明（設計）人: A·凱赫德爾;G·古拉克
• 申請（專利權）人: 多倫多大學管理委員會
• 主分類號: G06F15/00
• 分類號: G06F15/00;G06F7/48;G09C5/00
• 代理公司: 北京市鑄成律師事務所 11313
• 代理人: 楊陽;崔雁

1.一種集成電路(IC)同態處理器芯片，所述集成電路同態處理器芯片包括：

至少一個處理器切片，所述切片包括：

局部控制電路；

數論變換(NTT)蝶形單元，所述數論變換蝶形單元響應于所述局部控制電路而在使用同態加密對加密數據執行運算的多個模式下運算，每個模式與所述NTT蝶形單元的不同配置相關聯；以及

芯片上存儲器，所述芯片上存儲器耦合到所述控制電路和所述NTT蝶形單元。

2.如權利要求1所述的IC同態處理器芯片，其中所述NTT蝶形單元響應于所述局部控制電路而在涉及全同態加密的運算的多個模式下運算。

3.如權利要求1所述的IC同態處理器芯片，其中所述NTT蝶形單元響應于所述局部控制電路而在涉及部分同態加密的運算的多個模式下運算。

4.如權利要求1至3中任一項所述的IC同態處理器芯片，其中：

所述NTT蝶形單元的第一配置采用第一電路來執行第一密文(C_txt)函數；并且

所述NTT蝶形單元的第二配置重復使用所述第一電路的至少一部分來執行第二C_txt函數。

5.如權利要求4所述的IC同態處理器芯片，其中：

所述第一電路執行密文(C_txt)加法函數；并且

所述第二C_txt函數包括C_txt乘法函數。

6.如權利要求5所述的IC同態處理器芯片，其中：

所述第一電路包括模加法器。

7.如權利要求6所述的IC同態處理器芯片，其中：

所述模加法器包括組合模加法器。

8.如權利要求6所述的IC同態處理器芯片，其中：

所述模加法器包括順序模加法器。

9.如權利要求5所述的IC同態處理器芯片，其中：

所述第二配置包括第二電路，所述第二電路包括模乘法器。

10.如權利要求9所述的IC同態處理器芯片，其中所述模乘法器包括并行整數乘法器。

11.如權利要求10所述的IC同態處理器芯片，其中所述模乘法器還包括：

模歸約單元。

12.如權利要求1至11中任一項所述的IC同態處理器芯片，其中所述IC同態處理器包括多個處理器切片，并且其中所述IC同態處理器還包括：

主控制電路，所述主控制電路用于經由外部處理器接口將所述多個處理器切片與外部存儲器介接。

13.如權利要求12所述的IC同態處理器芯片，其中所述局部控制電路接收來自所述主控制電路的用于以下的指令：

從所述存儲器檢索C_txt系數值集；

將所述值集加載到處理流水線中；

執行至少一個Ctxt運算以生成變換后的值；以及

將所述變換后的值存儲到目的存儲器位置。

14.如權利要求13所述的IC同態處理器芯片，其中來自所述主控制電路的所述指令還包括用于以下的指令：

對所述加載的值集執行NTT變換以生成在NTT域中的對應的變換后的值。

15.如權利要求13或14中任一項所述的IC同態處理器芯片，其中來自所述主控制電路的用于執行至少一個Ctxt運算的所述指令包括用于以下的指令：

執行來自由加法運算、減法運算、乘法運算、異或運算、異或非運算、與運算、等于運算、小于運算、大于運算、實體運算、復制運算和否定運算組成的組中的至少一個Ctxt運算。