同态运算加速器和包括其的同态运算执行装置制造方法及图纸

一种同态运算加速器，包括：多个电路和同态运算管理电路。多个电路可以执行同态运算。同态运算管理电路可以从外部装置接收密文数据、同态加密信息和同态运算信息。同态运算管理电路可以基于同态加密信息和同态运算信息激活或去激活施加到多个电路的多个使能信号中的每一个。同态运算管理电路可以基于多个使能信号激活或去激活多个电路中的每一个。同态加密信息可以与用于生成密文数据的同态加密算法相关联。同态运算信息可以与将对密文数据执行的同态运算相关联。执行的同态运算相关联。执行的同态运算相关联。

【技术实现步骤摘要】
同态运算加速器和包括其的同态运算执行装置
[0001]相关技术的交叉申请
[0002]本申请基于并要求于2020年10月12日在韩国知识产权局(KIPO)提交的韩国专利申请No.10
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2020
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0131125的优先权，该申请的公开内容通过引用全部并入本文。


[0003]示例实施例一般涉及半导体集成电路，并且更具体地，涉及同态运算加速器和包括该同态运算加速器的同态运算执行装置。

技术介绍

[0004]同态加密技术支持加密状态下的诸如计算运算、搜索运算和/或分析运算的运算。近来，随着个人信息泄露成为日益严重的问题，同态加密技术正变得越来越重要。然而，根据同态加密技术加密的同态密文的大小可能达到明文大小的几十倍，并且同态加密技术支持的运算的计算复杂度也可能非常高。

技术实现思路

[0005]一些示例实施例可以提供同态运算加速器和同态运算执行装置，其能够减少与同态加密算法对应的硬件资源的使用。
[0006]根据本公开的一方面，提供了一种同态运算加速器，其包括：多个电路，其被配置为执行同态运算；以及同态运算管理电路，其被配置为：接收密文数据、同态加密信息和同态运算信息，所述同态加密信息与用于生成所述密文数据的同态加密算法相关联，所述同态运算信息与将对所述密文数据执行的同态运算相关联；基于所述同态加密信息和所述同态运算信息选择性地激活或去激活施加到所述多个电路的多个使能信号中的每一个；并且基于所述多个使能信号激活或去激活所述多个电路中的每一个，其中，基于所述多个电路中的被激活的电路对所述密文数据执行所述同态运算。
[0007]根据本公开的另一方面，提供了一种同态运算执行装置，其包括：通信接口，其被配置为与第一同态加密客户端通信以接收密文数据，并且与第二同态加密客户端通信以接收与将对所述密文数据执行的同态运算相关联的同态运算信息；和同态运算加速器，其包括执行所述同态运算的多个电路，所述同态运算加速器被配置为：基于所述同态运算信息和同态加密信息选择性地激活或去激活施加到所述多个电路的多个使能信号中的每一个，所述同态加密信息与用于生成所述密文数据的同态加密算法相关联；并且基于所述多个使能信号激活或去激活所述多个电路中的每一个，其中，基于所述多个电路中的被激活的电路对所述密文数据执行所述同态运算。
[0008]根据本公开的另一方面，提供了一种同态运算加速器，其包括：多个电路，其包括同态加法器、同态乘法器和自举电路；和同态运算管理电路，其被配置为：从外部装置接收密文数据、同态加密信息和同态运算信息，所述同态加密信息与用于生成所述密文数据的同态加密算法相关联，所述同态运算信息与将对所述密文数据执行的同态运算相关联；基
于所述同态加密信息和所述同态运算信息选择性地激活或去激活施加到所述多个电路的多个使能信号中的每一个；基于所述多个使能信号激活或去激活所述多个电路中的每一个；以及基于所述同态加密信息和所述同态运算信息控制所述同态加法器、所述同态乘法器和所述自举电路之一以对所述密文数据执行同态加法、同态乘法和自举中的一个，其中，基于所述多个电路中的被激活的电路对所述密文数据执行所述同态运算。
[0009]根据本公开的另一方面，提供了一种同态运算执行装置，其包括：存储器，其存储一个或多个指令；和处理器，其被配置为执行所述一个或多个指令以：接收密文数据、同态加密信息和同态运算信息，所述同态加密信息与用于生成所述密文数据的同态加密算法相关联，并且所述同态运算信息与将对所述密文数据执行的同态运算相关联，基于所述同态加密信息和所述同态运算信息；基于所述同态加密信息和所述同态运算信息，生成一个或多个使能信号以选择性地激活被配置为执行同态运算的多个电路中的一个或多个第一电路；基于所述一个或多个使能信号选择性地激活一个或多个第一电路；并基于选择性地被激活的所述一个或多个第一电路控制所述一个或多个第一电路对所述密文数据执行所述同态运算，其中，所述多个电路中的除所述一个或多个第一电路之外的第二电路被去激活。
[0010]同态运算管理电路可以基于同态加密信息和同态运算信息控制同态加法器、同态乘法器和自举电路之一，以对密文数据执行同态加法、同态乘法和自举之一。
[0011]根据示例实施例的同态运算加速器和同态运算执行装置可以接收同态加密信息和同态运算信息，可以基于同态加密信息和同态运算信息选择性地去激活包括在同态运算执行装置中的多个电路。因此，通过减少对应于同态加密算法的硬件资源的使用，可以有效地执行同态运算。
附图说明
[0012]从下面结合附图的详细描述中，将更清楚地理解本公开的示例实施例。
[0013]图1是示出根据一个或多个示例实施例的包括同态运算执行装置的同态运算执行系统的示图。
[0014]图2是示出根据一个或多个示例实施例的执行同态运算的方法的流程图。
[0015]图3是用于描述同态加密算法的类型的示图。
[0016]图4是示出图1中的第一同态加密客户端的示例的框图。
[0017]图5是示出图1中的同态加密处理服务器的示例的框图。
[0018]图6是示出图5中的同态运算执行装置的示例的框图。
[0019]图7是示出图6中的同态运算加速器的示例的框图。
[0020]图8是示出图7中的同态乘法器的示例的框图。
[0021]图9是示出图7中的同态乘法器的另一实例的框图。
[0022]图10是示出图9中的第一CRT
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NTT电路的示例的框图。
[0023]图11是用于描述在图9中的第一CRT
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NTT电路中执行的CRT运算的示例的示图。
[0024]图12是用于描述由图7中的同态运算管理电路选择性地去激活图8中的密钥切换电路的处理的示图。
[0025]图13是示出图5中的同态运算执行装置的另一示例的框图。
[0026]图14、图15和图16是用于描述根据一个或多个示例实施例的用于由同态运算执行
装置执行深度学习的网络结构的示例的示图。
[0027]图17是示出根据一个或多个示例实施例的包括同态运算执行装置的同态运算执行系统的框图。
具体实施方式
[0028]下文将参照附图更全面地描述各种示例实施例，在附图中示出了一些示例实施例。在附图中，相同的标号始终表示相同的元件。可省略重复的描述。
[0029]图1是示出根据一个或多个示例实施例的包括同态运算执行装置的同态运算执行系统的示图。
[0030]参照图1，同态运算执行系统1000可以包括同态加密处理服务器100和包括第一同态加密客户端300和第二同态加密客户端500的同态加密客户端。
[0031]同态加密处理服务器100、第一同态加密客户端300和第二同态加密客户端500可以根据同态加密技术执行同态加密、同态解密或同态运算中的至少一个。在同态加密技术中，基于明文数据得到的第一结果数据和基于明文数据得到的第二本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种同态运算加速器，包括：多个电路，其被配置为执行同态运算；以及同态运算管理电路，其被配置为：接收密文数据、同态加密信息和同态运算信息，所述同态加密信息与用于生成所述密文数据的同态加密算法相关联，所述同态运算信息与将对所述密文数据执行的同态运算相关联；基于所述同态加密信息和所述同态运算信息选择性地激活或去激活施加到所述多个电路的多个使能信号中的每一个；并且基于所述多个使能信号激活或去激活所述多个电路中的每一个，其中，基于所述多个电路中的被激活的电路对所述密文数据执行所述同态运算。2.如权利要求1所述的同态运算加速器，其中：所述多个电路包括同态乘法器，所述同态乘法器包括中国剩余定理电路、逆中国剩余定理电路、数论变换电路、逆数论变换电路、模上移电路、模下移电路、模加法器和模乘法器，并且基于与同态加法对应的所述同态运算，所述同态运算管理电路还被配置为去激活所述中国剩余定理电路、所述逆中国剩余定理电路、所述数论变换电路、所述逆数论变换电路、所述模上移电路、所述模下移电路、所述模加法器和所述模乘法器。3.如权利要求1所述的同态运算加速器，其中：所述多个电路包括同态乘法器，所述同态乘法器包括中国剩余定理电路、逆中国剩余定理电路、数论变换电路、逆数论变换电路、模上移电路、模下移电路、模加法器和模乘法器，并且基于与同态乘法对应的所述同态运算以及基于余数系统的所述同态加密算法，所述同态运算管理电路还被配置为去激活所述中国剩余定理电路和所述逆中国剩余定理电路，并被配置为激活所述数论变换电路、所述逆数论变换电路、所述模上移电路、所述模下移电路、所述模加法器和所述模乘法器。4.如权利要求1所述的同态运算加速器，其中：所述多个电路包括同态乘法器，所述同态乘法器包括中国剩余定理电路、逆中国剩余定理电路、数论变换电路、逆数论变换电路、模上移电路、模下移电路、模加法器和模乘法器，并且基于与同态乘法对应的所述同态运算以及基于余数系统以外的数字系统的所述同态加密算法，所述同态运算管理电路还被配置为激活所述中国剩余定理电路、所述逆中国剩余定理电路、所述数论变换电路、所述逆数论变换电路、所述模上移电路、所述模下移电路、所述模加法器和所述模乘法器。5.如权利要求1所述的同态运算加速器，其中：所述多个电路包括对应于第一同态加密算法的第一密钥切换电路、对应于第二同态加密算法的第二密钥切换电路、对应于第三同态加密算法的第三密钥切换电路以及对应于第四同态加密算法的第四密钥切换电路，并且基于对应于所述第一同态加密算法的所述同态加密算法，所述同态运算管理电路还被配置为激活所述第一密钥切换电路，并且还被配置为去激活所述第二密钥切换电路、所述
第三密钥切换电路和所述第四密钥切换电路。6.如权利要求1所述的同态运算加速器，其中：所述多个电路包括同态加法器、同态乘法器和自举电路；并且所述同态运算管理电路还被配置为基于所述同态加密信息和所述同态运算信息来控制所述同态加法器、所述同态乘法器和所述自举电路之一，以对所述密文数据执行同态加法、同态乘法和自举中的一个。7.如权利要求6所述的同态运算加速器，其中：基于对应于同态加法的所述同态运算，所述同态运算管理电路还被配置为激活所述同态加法器，并且去激活所述同态乘法器和所述自举电路。8.如权利要求6所述的同态运算加速器，其中：基于对应于同态乘法的所述同态运算，所述同态运算管理电路还被配置为激活所述同态乘法器，并且去激活所述同态加法器和所述自举电路。9.如权利要求1所述的同态运算加速器，其中：所述同态加密算法包括第一同态加密算法、第二同态加密算法、第三同态加密算法和第四同态加密算法，第一同态加密算法至第四同态加密算法中的每一个是基于网格的加密算法，所述第一同态加密算法和所述第三同态加密算法基于整数系统，所述第二同态加密算法和所述第四同态加密算法基于复数系统，所述第一同态加密算法和所述第二同态加密算法基于余数系统以外的数字系统，并且所述第三同态加密算法和所述第四同态加密算法基于所述余数系统。10.如权利要求1所述的同态运算加速器，其中：所述同态运算包括同态加法和同态乘法，并且所述同态运算信息包括用于顺序地执行所述同态加法或所述同态乘法的逻辑或时间信息。11.如权利要求1所述的同态运算加速器，其中：所述多个电路包括同态乘法器，所述同态乘法器包括多个中国剩余定理
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数论变换电路和多个逆数论变换

【专利技术属性】
技术研发人员：罗韩星，金洙玟，孙弘乐，申埈昊，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：