Résumé - Accélérateurs NTT à pipeline haute performance avec une arithmétique modulo numériques séquentielle homogène

Accélérateurs NTT à pipeline haute performance avec une arithmétique modulo numériques séquentielle homogène

2025-07-16 17:08:36

{"George Alexakis","Dimitrios Schoinianakis","Giorgos Dimitrakopoulos"}

{cs.AR}

La Transformation Numérique Théorique (TNT) est une opération cruciale dans les technologies de protection de la vie privée, en particulier dans le cadre de l'encryption homomorphe complète (FHE). Cette étude présente une approche novatrice pour accélérer les calculs de TNT en utilisant l'arithmétique en série de chiffres et des tailles de chiffres homogènes, visant à améliorer les performances, réduire la complexité matérielle et optimiser l'utilisation des ressources dans les accélérateurs de TNT. La recherche explore les limites des implémentations traditionnelles de la TNT, qui nécessitent souvent une arithmétique modulo avec un grand mot, ce qui réduit les fréquences d'horloge et augmente les coûts de surface matérielle. Pour remédier à cela, l'étude propose une approche nouvelle qui utilise l'arithmétique en série de chiffres pour la multiplication et l'addition modulo, combinée avec une représentation de données redondantes appropriée. L'architecture proposée élimine le besoin de sérialisation et de désérialisation intermédiaires ainsi que des réductions modulo avec un grand mot tout au long du pipeline de la TNT. Cela est réalisé par une représentation de données redondantes soigneusement choisie qui traite uniformément les entrées, les sorties et tous les résultats intermédiaires. L'étude démontre l'efficacité de l'approche proposée en la comparant avec des accélérateurs de TNT à pipeline de pointe tels que Proteus et PipeZK. Les résultats montrent que la conception proposée atteint des fréquences d'horloge plus élevées, une consommation d'énergie inférieure et une surface matérielle réduite, tout en maintenant le même temps d'exécution. L'approche proposée peut être appliquée à des architectures de TNT à pipeline unique et multipath, permettant la conception d'accélérateurs de TNT à haute performance et à faible consommation d'énergie. L'étude examine également l'échelle de la complexité matérielle avec différentes tailles de chiffres, démontrant que la réduction de la taille des chiffres peut simplifier la logique combinatoire à chaque étape du pipeline, ce qui entraîne des fréquences d'horloge plus élevées. En conclusion, l'architecture de pipeline de TNT en série de chiffres basée sur des tailles de chiffres homogènes offre une solution évolutive et efficace pour accélérer les calculs de TNT. Cette approche a le potentiel de significativement améliorer les performances et l'efficacité énergétique des accélérateurs de TNT, les rendant plus adaptés aux applications réelles dans les technologies de protection de la vie privée et la cryptographie post-quantique.