In recent years, Fully Homomorphic Encryption (FHE) has undergone several breakthroughs and advancements leading to a leap in performance. Today, performance is no longer a major barrier to adoption. Instead, it is the complexity of developing an efficient FHE application that currently limits deploying FHE in practice and at scale. Several FHE compilers have emerged recently to ease FHE development. However, none of these answer how to automatically transform imperative programs to secure and efficient FHE implementations. This is a fundamental issue that needs to be addressed before we can realistically expect broader use of FHE. Automating these transformations is challenging because the restrictive set of operations in FHE and their non-intuitive performance characteristics require programs to be drastically transformed to achieve efficiency. In addition, existing tools are monolithic and focus on individual optimizations. Therefore, they fail to fully address the needs of end-to-end FHE development. In this paper, we present HECO, a new end-to-end design for FHE compilers that takes high-level imperative programs and emits efficient and secure FHE implementations. In our design, we take a broader view of FHE development, extending the scope of optimizations beyond the cryptographic challenges existing tools focus on.


翻译:近些年来,全同质加密(FHE)经历了几次突破和进步,导致业绩的飞跃。今天,业绩已不再是采用的主要障碍。相反,开发高效的FHE应用程序的复杂性,目前限制了FHE的实际部署和规模。一些FHE汇编者最近出现,以方便FHE的开发。然而,这些答案都没有回答如何自动转换紧急方案,以确保和高效地实施FHE。这是我们需要解决的一个根本问题,才能现实地期望FHE的更广泛使用。自动化这些转型具有挑战性,因为FHE的限制性操作及其非直观性性性性性性性性性性性性性性能特点要求大幅转变程序,以实现效率。此外,现有工具是单一的,侧重于个人优化。因此,它们未能充分满足FHE发展端对终端的需求。在这份文件中,我们介绍了HEE汇编者的新端对端端到端设计,该设计采用了高层次的紧急程序,并赋予了高效和安全的FHEHE执行。在我们的设计中,我们对FHE的优化工具进行了更广泛的审视。

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