虚拟安全平台：基于TFHE的五级流水线处理器
密码学与安全
2020-10-20 v1
摘要
我们提出虚拟安全平台（VSP），这是首个在完全同态加密（FHE）之上实现多操作码通用时序处理器用于安全多方计算（SMPC）的综合平台。VSP在如云计算之类的安全计算卸载场景中，保护待计算的数据及作用于其上的函数免受敌手攻击。我们提出了一种具有五级流水线的完整处理器架构，通过提供电路评估中的更多并行性来提升VSP性能。此外，我们还设计了自定义指令集架构（ISA）以减少处理器的门数，并配套一整套工具链以确保任意C程序可编译至我们的自定义ISA。为加速VSP上的指令评估，我们还提出了基于CMUX存储器的FHE之上ROM和RAM构造。我们的实验表明，流水线架构与CMUX存储技术均能有效提升所提处理器的性能。我们提供了VSP的开源实现，其单指令延迟低于1秒。我们展示，相较于现有最佳的FHE处理器，我们的实现运行速度快近1,600。
引用
@article{arxiv.2010.09410,
title = {Virtual Secure Platform: A Five-Stage Pipeline Processor over TFHE},
author = {Kotaro Matsuoka and Ryotaro Banno and Naoki Matsumoto and Takashi Sato and Song Bian},
journal= {arXiv preprint arXiv:2010.09410},
year = {2020}
}
备注
Accepted in USENIX Security '21. This is a long version