[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

公開了全同態加密集成電路(IC)芯片、系統和相關聯的方法。在一個實施方案中，公開了一種集成電路(IC)同態處理器芯片。所述IC同態處理器芯片包括至少一個處理器切片。每個處理器切片包括局部控制電路、數論變換(NTT)蝶形單元和芯片上存儲器。所述NTT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。

相關申請的交叉引用

本申請是要求2017年4月11日提交的標題為AHOMOMORPHIC PROCESSING UNIT(HPU)FOR ACCELERATING SECURE COMPUTATIONS UNDER FULLY HOMOMORPHIC ENCRYPTION的美國臨時申請號62/484,304的優先權的非臨時申請，該臨時申請以引用方式全文并入本文。

技術領域

本文的公開內容涉及硬件加速器，并且更具體地，涉及同態硬件加速器和相關聯的方法。

背景技術

全同態加密為第三方提供對加密數據執行計算而不必先將數據解密的能力。這種形式的加密允許用戶將他們的私人加密數據存儲在例如遠程服務器上，同時使得數據存儲設施能夠處理加密數據。全同態加密非常適合于基于云的計算環境。

盡管因保留數據擁有者的隱私而大有前景，但是涉及加密數據的操作仍然是計算密集的。

發明內容

公開了同態處理器芯片、系統和相關聯的方法。在一個實施方案中，公開了一種集成電路(IC)同態處理器芯片。所述IC同態處理器芯片包括至少一個處理器切片。每個處理器切片包括局部控制電路、數論變換(NTT)蝶形單元和芯片上存儲器。所述NTT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。

在另一個實施方案中，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。

在又一個實施方案中，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。

在另一個實施方案中，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(Ctxt)函數。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Ctxt函數。

在另一個實施方案中，所述第一電路執行密文(C_txt)加法函數，而所述第二C_txt函數包括C_txt乘法函數。

在又一個實施方案中，所述第一電路包括模加法器。

在另一個實施方案中，所述模加法器包括組合模加法器。

在另一個實施方案中，所述模加法器包括順序模加法器。

在又一個實施方案中，所述第二配置包括第二電路，所述第二電路包括模乘法器。

在另外的實施方案中，所述模乘法器包括并行整數乘法器。

在另一個實施方案中，所述模乘法器還包括模歸約單元。

在又一個實施方案中，所述IC同態處理器包括多個處理器切片，并且所述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。

在另外的實施方案中，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Ctxt系數值集。然后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。然后將所述變換后的值存儲到目的存儲器位置。