面向物联网客户端的实用加密计算

隐私与能耗是将计算卸载至潜在不可信边缘服务器或云的传感器设备的主要关切。同态加密（HE）支持对加密数据进行卸载处理。HE卸载处理保留了数据隐私，但受限于客户端设备与卸载服务器之间频繁通信的需求。现有客户端辅助加密计算系统针对卸载服务器性能优化，未能充分解决客户端成本问题，并阻碍了低资源（如物联网）设备的HE卸载。我们提出客户端辅助不透明计算卸载（CHOCO），一种面向加密卸载处理的客户端优化系统。CHOCO引入旋转冗余，一种用于最小化计算与通信成本的算法优化。我们设计了通过加速密码操作实现的客户端辅助不透明计算卸载（CHOCO-TACO），一种用于客户端密码操作的综合架构加速器，消除了其大部分时间与能耗成本。我们的评估表明，CHOCO使资源受限客户端的客户端辅助HE卸载可行。相较于现有加密计算方案，CHOCO将通信成本降低至多2948倍。在硬件支持下，客户端加解密速度提升1094倍且能耗降低648倍。在我们的大规模DNN（VGG16）端到端实现中，CHOCO比本地（未加密）计算少用37%的能耗。