Homomorphic vector permutation is fundamental to privacy-preserving computations based on batch-encoded homomorphic encryption, underpinning nearly all homomorphic matrix operation algorithms and predominantly influencing their complexity. A potential approach to optimize this critical component lies in permutation decomposition, a technique we consider as not yet fully explored. In this paper, we enhance the efficiency of homomorphic permutations through novel decomposition techniques, thus advancing privacy-preserving computations. We start by estimating the ideal performance of decompositions on permutations and proposing an algorithm that searches depth-1 ideal decomposition solutions. This enables us to ascertain the full-depth ideal decomposability of specific permutations in homomorphic matrix transposition (SIGSAC 18) and multiplication (CCSW 22), allowing these privacy-preserving computations to achieve asymptotic improvement in speed and rotation key reduction. We further devise a new method for computing arbitrary homomorphic permutations, aiming to approximate the performance of ideal decomposition, as permutations with weak structures are unlikely to be ideally factorized. Our design deviates from the conventional scope of permutation decomposition. It outperforms state-of-the-art techniques (EUROCRYPT 12, CRYPTO 14) with a speed-up of up to $\times2.27$ under the minimum requirement of rotation keys.


翻译:同态向量置换是基于批量编码同态加密的隐私保护计算的基础,支撑着几乎所有同态矩阵运算算法,并主要决定其复杂度。优化这一关键组件的一个潜在途径在于置换分解,我们认为该技术尚未得到充分探索。本文通过新颖的分解技术提升同态置换的效率,从而推动隐私保护计算的发展。我们首先评估分解在置换上的理想性能,并提出一种搜索深度为1的理想分解解的算法。这使得我们能够确定特定置换在同态矩阵转置(SIGSAC 18)和乘法(CCSW 22)中的全深度理想可分解性,从而使这些隐私保护计算在速度和旋转密钥减少方面实现渐进性改进。我们进一步设计了一种计算任意同态置换的新方法,旨在逼近理想分解的性能,因为具有弱结构的置换不太可能被理想分解。我们的设计偏离了置换分解的传统范畴。在满足旋转密钥最低要求的前提下,其性能优于现有先进技术(EUROCRYPT 12, CRYPTO 14),加速比最高可达$\times2.27$。

0
下载
关闭预览

相关内容

Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
82+阅读 · 2020年7月26日
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
46+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
Knowledge Embedding Based Graph Convolutional Network
Arxiv
24+阅读 · 2021年4月23日
Arxiv
19+阅读 · 2020年7月13日
Efficiently Embedding Dynamic Knowledge Graphs
Arxiv
14+阅读 · 2019年10月15日
Arxiv
24+阅读 · 2018年10月24日
Relational Deep Reinforcement Learning
Arxiv
10+阅读 · 2018年6月28日
Arxiv
14+阅读 · 2018年5月15日
Arxiv
22+阅读 · 2018年2月14日
VIP会员
相关VIP内容
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
相关论文
Knowledge Embedding Based Graph Convolutional Network
Arxiv
24+阅读 · 2021年4月23日
Arxiv
19+阅读 · 2020年7月13日
Efficiently Embedding Dynamic Knowledge Graphs
Arxiv
14+阅读 · 2019年10月15日
Arxiv
24+阅读 · 2018年10月24日
Relational Deep Reinforcement Learning
Arxiv
10+阅读 · 2018年6月28日
Arxiv
14+阅读 · 2018年5月15日
Arxiv
22+阅读 · 2018年2月14日
相关基金
国家自然科学基金
2+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
46+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员