FHE offers protection to private data on third-party cloud servers by allowing computations on the data in encrypted form. However, to support general-purpose encrypted computations, all existing FHE schemes require an expensive operation known as bootstrapping. Unfortunately, the computation cost and the memory bandwidth required for bootstrapping add significant overhead to FHE-based computations, limiting the practical use of FHE. In this work, we propose FAB, an FPGA-based accelerator for bootstrappable FHE. Prior FPGA-based FHE accelerators have proposed hardware acceleration of basic FHE primitives for impractical parameter sets without support for bootstrapping. FAB, for the first time ever, accelerates bootstrapping (along with basic FHE primitives) on an FPGA for a secure and practical parameter set. The key contribution of our work is to architect a balanced FAB design, which is not memory bound. To this end, we leverage recent algorithms for bootstrapping while being cognizant of the compute and memory constraints of our FPGA. We use a minimal number of functional units for computing, operate at a low frequency, leverage high data rates to and from main memory, utilize the limited on-chip memory effectively, and perform operation scheduling carefully. For bootstrapping a fully-packed ciphertext, while operating at 300 MHz, FAB outperforms existing state-of-the-art CPU and GPU implementations by 213x and 1.5x respectively. Our target FHE application is training a logistic regression model over encrypted data. For logistic regression model training scaled to 8 FPGAs on the cloud, FAB outperforms a CPU and GPU by 456x and 6.5x and provides competitive performance when compared to the state-of-the-art ASIC design at a fraction of the cost.


翻译:FHE为第三方云服务器的私人数据提供保护,允许计算加密数据。然而,为支持通用加密计算,所有现有的FHE计划都需要昂贵的“靴子”操作。 不幸的是,靴子所需的计算成本和内存带带宽为基于FHE的计算增加了大量的间接费用,限制了FHE的实际使用。在这项工作中,我们提议FAB(基于FBGA的PFGA加速器)用于可靴子式FHE。之前,FFGA的FHE加速器提议,为不切实际的参数组加速FHE原始基本硬件,而无需支持靴子。FAB(与FHE Frish Frish)首次加速了在基于FHE的计算中(与基本的FHE原始部分一起)所需的靴子管理权重,限制了FSDU的平衡性设计,这与记忆捆绑在一起。我们利用了最近的一些运算算法,同时认识到我们FHEFGA的计算和记忆限制。我们利用了最低限度的精度-SLA的精度应用功能-SLA的精度,同时使用少量的精度的精度的精度, 将精度的精度的精度-级的精度-级的精度-级的精度-级的精度的精度的精度-级的精度-精度-精度-精度-精度-精度-精度-精度-精度-精度-精度-精度-精度-精度-精度-精度-精度-精度-精度-精度-精度-精度-精度-精度-精度-精度-精度-精度-精度-精度-精度-精度-精度-精度-精度-精度-精度-精度-精度-精度-精度-精度-精度-精度-精度-精度-精度-精度-精度-精度-精度-精度-精度-精度-精度-精度-精度-精度-精度-精度-精度-精度-精度-精度-精度-精度-精度-精度-精度-精度-精度-感

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
78+阅读 · 2020年7月26日
2019年机器学习框架回顾
专知会员服务
35+阅读 · 2019年10月11日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
39+阅读 · 2019年10月9日
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6日
VCIP 2022 Call for Special Session Proposals
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年4月1日
ACM MM 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
5+阅读 · 2022年3月29日
ACM TOMM Call for Papers
CCF多媒体专委会
2+阅读 · 2022年3月23日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium9
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年12月17日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium2
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月8日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium1
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月3日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
28+阅读 · 2019年5月18日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
VIP会员
相关资讯
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6日
VCIP 2022 Call for Special Session Proposals
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年4月1日
ACM MM 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
5+阅读 · 2022年3月29日
ACM TOMM Call for Papers
CCF多媒体专委会
2+阅读 · 2022年3月23日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium9
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年12月17日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium2
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月8日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium1
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月3日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
28+阅读 · 2019年5月18日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员