[發明專利]一種數據處理方法和用于數據處理的芯片

有效

• 申請號: 202110552731.7
• 申請日: 2021-05-20
• 公開（公告）號: CN113032848B
• 公開（公告）日: 2021-08-10
• 發明（設計）人: 黃熹之;李藝
• 申請（專利權）人: 華控清交信息科技（北京）有限公司
• 主分類號: G06F21/72
• 分類號: G06F21/72
• 代理公司: 北京潤澤恒知識產權代理有限公司 11319
• 代理人: 莎日娜

本發明實施例提供一種數據處理方法和用于數據處理的芯片，所述芯片置于同態加密的密文計算節點，用于執行同態加密運算，所述芯片包括運算核，每個運算核中包括基本模運算單元，所述基本模運算單元包括：模加單元和蒙哥馬利模乘單元和蒙哥馬利模冪單元，所述方法包括：接收批量模運算的輸入參數，所述輸入參數通過應用層預計算得到；通過批量調度至少兩個運算核的基本模運算單元對所述輸入參數進行并行的模運算，得到批量模運算的結果，其中，每個運算核通過組合調用其內部的基本模運算單元獨立實現模運算。本發明實施例可以提高批量模運算的效率，進而提高同態加密運算的性能。

技術領域

本發明涉及計算機技術領域，尤其涉及一種數據處理方法和用于數據處理的芯片。

背景技術

同態加密是保持數據在密文狀態下，能通過一些特殊操作從而實現明文之間的加法、乘法等基本運算。

例如，Paillier半同態加密算法能夠滿足加法和數乘同態，在基于同態加密的隱私計算中，通常需要進行大整數模冪、模乘等基本運算。如Paillier半同態加密算法基于復合剩余類的困難問題，也即大數分解的困難性假設，可以滿足密文相乘對應明文相加。一個示例中，Paillier加密方案的私鑰是兩個素數p和q，假設為1024位，則其公鑰是n=pq為2048位。可將一個數據x（0xn）作為明文，密文是在mod n²意義下，也就是Encrypt(x)，即對x加密為一個4096位的密文。假設擁有另一個明文數據y的密文Encrypt(y)，那么想要得到x+y的密文，只需要運算Encrypt(x+y) = (Encrypt(x) * Encrypt(y))(mod n²)。注意到，對密文進行同態加法即進行4096位乘4096位并模上4096位的模乘運算。同理，同態數乘即為反復進行同態加法，那么明文上的數乘對應密文的指數運算，即Encrypt(y*x) = (Encrypt(x))^y (mod n²)，其中y為已知的明文。可以看出，在Paillier半同態加密體系中，加解密操作均同時要用到模乘和模冪，同態加法操作即為模乘，同態數乘操作即為模冪。

而模運算由于計算量較大通常需要耗費大量時間，為了提高隱私計算的效率，可以采用蒙哥馬利算法對這些模冪、模乘等基本運算進行加速。然而，當運算數據量很大的時候（比如100萬次的4096位為底數和模數、4096位為指數的模冪），即便使用了蒙哥馬利算法進行加速，在實際應用場景中隱私計算系統的性能仍難以滿足隱私計算的需求。

發明內容

本發明實施例提供一種數據處理方法和用于數據處理的芯片，以提高批量模運算的效率，進而提高同態加密運算的性能。

為了解決上述問題，本發明實施例公開了一種數據處理方法，所述方法應用于芯片，所述芯片置于同態加密的密文計算節點，用于執行同態加密運算，所述芯片包括運算核，每個運算核中包括基本模運算單元，所述基本模運算單元包括：模加單元和蒙哥馬利模乘單元和蒙哥馬利模冪單元，所述方法包括：

接收批量模運算的輸入參數，所述輸入參數通過應用層預計算得到；

通過批量調度至少兩個運算核的基本模運算單元對所述輸入參數進行并行的模運算，得到批量模運算的結果。

另一方面，本發明實施例公開了一種用于數據處理的芯片，所述芯片置于同態加密的密文計算節點，用于執行同態加密運算，所述芯片包括運算核，每個運算核中包括基本模運算單元，所述基本模運算單元包括：模加單元和蒙哥馬利模乘單元和蒙哥馬利模冪單元；

所述芯片用于接收批量模運算的輸入參數，并通過批量調度至少兩個運算核的基本模運算單元對所述輸入參數進行并行的模運算，得到批量模運算的結果，所述輸入參數通過應用層預計算得到。

又一方面，本發明實施例公開了一種機器可讀介質，其上存儲有指令，當由一個或多個處理器執行時，使得裝置執行如前述一個或多個所述的數據處理方法。