面向RNS-CKKS方案的同态计算硬件加速器
Homomorphic computing hardware accelerator for RNS-CKKS scheme
1. 中山大学 电子与信息工程学院, 广州 510006
2. 中山大学 集成电路学院, 广东 深圳 518107
摘要
针对全同态加密应用中数据存储和传输开销大、计算效率低的问题，以主流的RNS-CKKS方案为研究对象，提出了一种同态计算硬件加速器。该加速器为自同构算子设计了分治式置换网络，实现了高效无冲突的数据调度与路由。同时通过实施片内外协同存储策略和对计算流进行重构，有效降低了硬件部署密钥切换操作的片上缓存需求并隐藏片外延迟。为进一步提升计算与资源效率，构建了统一的计算阵列并优化了片上缓存结构。在FPGA上的实验结果表明，该设计相比于OpenFHE软件函数库，实现了8.68～56.2倍的加速；相较于同类硬件加速方案，在密文-密文同态乘法上实现了1.18～1.53倍的加速以及1.10～4.98倍的面积效率提升，同时在可配置性方面具备一定优势。该工作有助于同态加密方案的硬件高效部署。
基金项目
广东省科技厅科技计划项目(2022B0701180001)
出版信息
DOI: 10.19734/j.issn.1001-3695.2025.06.0176
出版期卷: 《计算机应用研究》 印刷出版, 2026年第43卷 第1期
所属栏目: 系统应用开发
出版页码: 208-215
文章编号: 1001-3695(2026)01-025-0208-08
发布历史
[2025-09-12] 优先出版
[2026-01-05] 印刷出版
引用本文
陈星辰, 郭家怡, 陈弟虎, 等. 面向RNS-CKKS方案的同态计算硬件加速器 [J]. 计算机应用研究, 2026, 43 (1): 208-215. (Chen Xingchen, Guo Jiayi, Chen Dihu, et al. Homomorphic computing hardware accelerator for RNS-CKKS scheme [J]. Application Research of Computers, 2026, 43 (1): 208-215. )
关于期刊
- 计算机应用研究 月刊
- Application Research of Computers
-
刊号
ISSN 1001-3695
CN 51-1196/TP
《计算机应用研究》创刊于1984年，是由四川省科技厅所属四川省计算机研究院主办的计算技术类学术刊物。
《计算机应用研究》瞄准本学科领域迫切需要的前沿技术，及时反映国内外计算机应用研究的主流技术、热点技术及最新发展趋势。主要刊载内容包括本学科领域高水平的学术论文、本学科最新科研成果和重大应用成果。栏目内容涉及计算机学科新理论、计算机基础理论、算法理论研究、算法设计与分析、区块链技术、系统软件与软件工程技术、模式识别与人工智能、体系结构、先进计算、并行处理、数据库技术、计算机网络与通信技术、信息安全技术、计算机图像图形学及其最新热点应用技术。
《计算机应用研究》拥有众多高层次读者、作者，读者对象主要为从事计算机学科领域高、中级研究人员及工程技术人员，各高等院校计算机专业及相关专业的师生。多年来《计算机应用研究》的总被引频次及Web下载率一直名列本学科同类学术刊物前茅，所刊发的学术论文以其新颖性、学术性、前瞻性、导向性、实用性而备受广大读者的喜爱。
收录和评价
- 第二届国家期刊奖百种重点期刊
- 中国期刊方阵双效期刊
- 全国中文核心期刊（北大2023年版）
- 中国科技核心期刊
- 中国科学引文数据库(CSCD)来源期刊
- RCCSE中国核心学术期刊
- 中国计算机学会会刊
- 2020—2022年科技期刊世界影响力指数(WJCI)报告收录期刊
- 中国科技期刊精品数据库全文来源期刊
- 中国学术期刊综合评价数据库来源期刊
- 《中国期刊网》《中国学术期刊(光盘版)》来源期刊
- 2017—2019年中国国际影响力优秀学术期刊(自然科学与工程技术)
- 中国精品科技期刊顶尖学术论文(F5000)项目来源期刊
- 《中国工程技术电子信息网》《电子科技文献数据库》来源期刊
- 英国《科学文摘》(INSPEC)来源期刊
- 《日本科学技术振兴机构数据库》(JST)来源期刊
- 俄罗斯《文摘杂志》(AJ, VINITI)来源期刊
- 美国《艾博思科学术数据库》(EBSCO)全文来源期刊
- 美国《剑桥科学文摘(自然科学)》(CSA(NS))核心期刊
- 波兰《哥白尼索引》(IC)来源期刊
- 美国《乌利希期刊指南(网络版)》(Ulrichsweb)收录期刊
