[发明专利]用于在同态加密下加速安全计算的同态处理单元(HPU)

说明书

公开了全同态加密集成电路(IC)芯片、系统和相关联的方法。在一个实施方案中，公开了一种集成电路(IC)同态处理器芯片。所述IC同态处理器芯片包括至少一个处理器切片。每个处理器切片包括局部控制电路、数论变换(NTT)蝶形单元和芯片上存储器。所述NTT蝶形单元响应于所述局部控制电路而在使用同态加密对加密数据执行运算的多个模式下运算。每个模式与所述NTT蝶形单元的不同配置相关联。

相关申请的交叉引用

本申请是要求2017年4月11日提交的标题为AHOMOMORPHIC PROCESSING UNIT(HPU)FOR ACCELERATING SECURE COMPUTATIONS UNDER FULLY HOMOMORPHIC ENCRYPTION的美国临时申请号62/484,304的优先权的非临时申请，该临时申请以引用方式全文并入本文。

技术领域

本文的公开内容涉及硬件加速器，并且更具体地，涉及同态硬件加速器和相关联的方法。

背景技术

全同态加密为第三方提供对加密数据执行计算而不必先将数据解密的能力。这种形式的加密允许用户将他们的私人加密数据存储在例如远程服务器上，同时使得数据存储设施能够处理加密数据。全同态加密非常适合于基于云的计算环境。

尽管因保留数据拥有者的隐私而大有前景，但是涉及加密数据的操作仍然是计算密集的。

发明内容

公开了同态处理器芯片、系统和相关联的方法。在一个实施方案中，公开了一种集成电路(IC)同态处理器芯片。所述IC同态处理器芯片包括至少一个处理器切片。每个处理器切片包括局部控制电路、数论变换(NTT)蝶形单元和芯片上存储器。所述NTT蝶形单元响应于所述局部控制电路而在使用同态加密对加密数据执行运算的多个模式下运算。每个模式与所述NTT蝶形单元的不同配置相关联。

在另一个实施方案中，所述NTT蝶形单元响应于所述局部控制电路而在涉及全同态加密的运算的多个模式下运算。

在又一个实施方案中，所述NTT蝶形单元响应于所述局部控制电路而在涉及部分同态加密的运算的多个模式下运算。

在另一个实施方案中，所述NTT蝶形单元的第一配置采用第一电路来执行第一密文(Ctxt)函数。所述NTT蝶形单元的第二配置重复使用所述第一电路的至少一部分来执行第二Ctxt函数。

在另一个实施方案中，所述第一电路执行密文(C_txt)加法函数，而所述第二C_txt函数包括C_txt乘法函数。

在又一个实施方案中，所述第一电路包括模加法器。

在另一个实施方案中，所述模加法器包括组合模加法器。

在另一个实施方案中，所述模加法器包括顺序模加法器。

在又一个实施方案中，所述第二配置包括第二电路，所述第二电路包括模乘法器。

在另外的实施方案中，所述模乘法器包括并行整数乘法器。

在另一个实施方案中，所述模乘法器还包括模归约单元。

在又一个实施方案中，所述IC同态处理器包括多个处理器切片，并且所述IC同态处理器还包括主控制电路，所述主控制电路用于经由外部处理器接口将所述多个处理器切片与外部存储器介接。

在另外的实施方案中，所述局部控制电路接收来自所述主控制电路的用于以下的指令：从所述存储器检索Ctxt系数值集。然后将所述值集加载到处理流水线中。执行至少一个Ctxt运算以生成变换后的值。然后将所述变换后的值存储到目的存储器位置。