This paper presents TT-TFHE, a deep neural network Fully Homomorphic Encryption (FHE) framework that effectively scales Torus FHE (TFHE) usage to tabular and image datasets using a recent family of convolutional neural networks called Truth-Table Neural Networks (TTnet). The proposed framework provides an easy-to-implement, automated TTnet-based design toolbox with an underlying (python-based) open-source Concrete implementation (CPU-based and implementing lookup tables) for inference over encrypted data. Experimental evaluation shows that TT-TFHE greatly outperforms in terms of time and accuracy all Homomorphic Encryption (HE) set-ups on three tabular datasets, all other features being equal. On image datasets such as MNIST and CIFAR-10, we show that TT-TFHE consistently and largely outperforms other TFHE set-ups and is competitive against other HE variants such as BFV or CKKS (while maintaining the same level of 128-bit encryption security guarantees). In addition, our solutions present a very low memory footprint (down to dozens of MBs for MNIST), which is in sharp contrast with other HE set-ups that typically require tens to hundreds of GBs of memory per user (in addition to their communication overheads). This is the first work presenting a fully practical solution of private inference (i.e. a few seconds for inference time and a few dozens MBs of memory) on both tabular datasets and MNIST, that can easily scale to multiple threads and users on server side.


翻译:本文展示了TT- TFHE(TT-TFHE)这一深层神经网络,这个深层神经网络是一个全单向加密数据推断仪(FHE)框架,它有效地将Torus FHE(TFHE)在使用表格和图像数据集时使用的规模与最近一个称为真理-表神经网络(TTnet)的进化式神经网络(TTnet ) 组群的列表和图像数据集相比。在MMIST和CIFAR-10等图像数据集方面,拟议框架提供了一个容易执行的自动TTnet设计工具箱,其基础(基底(基底)开放源(基底)的开放源(CPU基础和执行查看表)的公开源具体实施(CPU基础)和对加密数据的查找表) 。实验性评估显示TTT-THE(THE)在时间和准确度上都大大超过时间(HEME(H)在时间上的加密安全保证水平。此外,我们的解决方案通常需要多个内部存储服务器的多时间, 。

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