一种基于FPGA的同态矩阵向量乘计算的加速器制造技术

本发明专利技术公开了一种基于FPGA的同态矩阵向量乘计算的加速器，包括：快速数论变换计算模块、点模乘模块、逆快速数论变换计算模块、快速基变换计算模块、模降模块、LWE提取模块、乘常数多项式模块、自同构计算模块、密钥切换函数模块；各模块之间流式连接，一个模块的输出作为下一模块的输入，形成全流水的系统架构；本发明专利技术采用全流水式的设计架构，降低了中间数据占用的存储资源，有效地提高了系统的运行频率和吞吐量，加速器中各模块支持不同的并行度生成配置，可根据片上资源情况合理配置，最优化系统吞吐量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及fpga的加速器，特别涉及一种基于fpga的同态矩阵向量乘计算的加速器。

技术介绍

1、在物联网、云服务、边缘计算、人工智能应用程序和其他由下一代网络支持的应用程序中，对数据隐私的担忧正在显著增加。全同态加密系统是指在无需知晓明文和密钥的情况下可以直接对密文进行计算，得到的结果进行解密后，与直接对明文进行计算得到的结果是一致的，因此同态加密被应用于隐私保护等领域。在同态加密系统中，矩阵向量乘是个应用场景很广泛的同态操作，比如逻辑回归等。而由于全同态加密系统具有计算密集型和存储密集型的实现特点，其在cpu或gpu上进行执行性能很差，使得其具有较大的应用限制。fpga具有可再编程性，灵活性和高并行计算的优势，可对其进行加速。

2、而当前针对全同态加密系统的加速器设计主要基于fpga实现加密系统中简单的计算函数，或者是基于定制化电路去实现较为复杂的计算函数，其实际部署难度大，实际应用意义较小。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中存在的中间数据临时存储占用片上存储资源的问题，提出了一种基于本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种基于FPGA的同态矩阵向量乘计算的加速器，其特征在于，包括快速数论变换计算模块、点模乘模块、逆快速数论变换计算模块、快速基变换计算模块、模降模块、LWE提取模块、乘常数多项式模块、自同构计算模块、密钥切换函数模块；

2.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的同态矩阵向量乘计算的加速器，其特征在于，上述模块的输入输出均为一个长度为N的密文多项式，在N/ioNum个周期内以每周期ioNum个数据输入至电路中进行计算/从电路中输出，最终矩阵向量乘计算结果将以密文多项式的形式从模加模块输出。

3.根据权利要求2所述的一种基于FPGA的同态矩阵向量乘计算的加速器，其...

【技术特征摘要】

1.一种基于fpga的同态矩阵向量乘计算的加速器，其特征在于，包括快速数论变换计算模块、点模乘模块、逆快速数论变换计算模块、快速基变换计算模块、模降模块、lwe提取模块、乘常数多项式模块、自同构计算模块、密钥切换函数模块；

2.根据权利要求1所述的一种基于fpga的同态矩阵向量乘计算的加速器，其特征在于，上述模块的输入输出均为一个长度为n的密文多项式，在n/ionum个周期内以每周期ionum个数据输入至电路中进行计算/从电路中输出，最终矩阵向量乘计算结果将以密文多项式的形式从模加模块输出。

3.根据权利要求2所述的一种基于fpga的同态矩阵向量乘计算的加速器，其特征在于，快速数论变换计算模块、点模乘模块、逆快速数论变换计算模块三个模块之间完成多项式乘法，快速数论变换计算模块将操作数据做ntt变换，其操作数据以自然序存储于快速数论变换计算模块的内部ram中，以逆序的索引地址从快速数论变换计算模块的内部ram中读出，对于n点的ntt、intt计算，一共有log2n个计算阶段，每个计算阶段都有n/2个蝶式计算。

4.根据权利要求3所述的一种基于fpga的同态矩阵向量乘计算的加速器，其特征在于，每个计算阶段的蝶式计算上根据不同的并行度配置进行折叠，n/2个蝶式计算在ionum/2...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄以华，林海燕，赵宝泽，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：