OFHE: An Electro-Optical Accelerator for Discretized TFHE

本文介绍了一种名为OFHE的电光加速器，旨在处理离散TFHE（DTFHE）操作，该操作加密多位消息并支持同态乘法、查找表操作和全域功能引导。虽然DTFHE比其他完全同态加密方案更高效和多功能，但它需要32位、64位和128位的多项式乘法，这可能耗时很长。现有的TFHE加速器由于数据通路受限、数据通路位宽不可重构以及处理FFT和逆FFT（IFFT）内核时功率效率低下，因此不易升级以支持DTFHE操作。与先前的TFHE加速器相比，OFHE通过提高DTFHE操作延迟8.7％，DTFHE操作吞吐量提高了57％，DTFHE操作每瓦吞吐量提高了94％，从而解决了这些挑战。

本论文旨在设计一种可处理离散化TFHE（DTFHE）操作的电光加速器，以提高多比特消息的加密效率和支持同态乘法、查找表操作和全域功能引导。目前现有的TFHE加速器由于数据通路有限、数据通路位宽不可重构以及处理FFT和IFFT内核时的功耗低效等问题，难以升级以支持DTFHE操作。

OFHE通过改进数据通路位宽重构和优化FFT和IFFT内核处理的功耗等方面，提高DTFHE操作的延迟、吞吐量和吞吐量每瓦特的性能。

实验结果表明，OFHE相比现有的TFHE加速器，DTFHE操作延迟提高了8.7％，吞吐量提高了57％，吞吐量每瓦特提高了94％。此外，OFHE还支持更高效和更灵活的DTFHE操作，具有很好的实用性。

目前在全同态加密领域，还有一些相关研究，如《Fully Homomorphic Encryption over the Integers with Shorter Public Keys》、《Homomorphic Encryption from Ring-LWE and Security for Key Dependent Messages》等。