HEBenchmark: 全同态加密测试系统设计与实现

随着全同态加密的需求和发展, 学术界和工业界非常关注各种全同态加密库的计算效率. 为了回答全同态加密具体性能问题, 我们提出一个公平科学的比较方法, 将安全等级与电路深度作为两个关键基准点, 在统一这两个基准点的大前提下设置相应的测试方法. 测试方法主要分为3类. 第1类, 在相同的关键基准点的前提下, 对乘法计算效率进行比较; 第2类, 密文计算与相应明文计算比较; 第3类, 通过在标准算法上执行同态计算进行比较, 例如执行机器学习里的逻辑回归算法. 通过这3类测试就能够勾勒出各种全同态加密库的性能. 此外, 我们还设计了研究性测试环节, 例如: 噪音增长测试, 密文大小随参数大小变化测试,...

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Published inJournal of Cryptologic Research Vol. 7; no. 6; p. 853
Main Authors Xin-Xia, SONG, CHEN, Zhi-Gang, Yan-Hua, LI, 宋新霞, 陈智罡, 李焱华
Format Journal Article
LanguageChinese
Published Beijing Chinese Association for Cryptologic Research, Journal of Cryptologic Research 01.01.2020
Subjects
Algorithms
Circuits
Efficiency
Encryption
Libraries
Machine learning
Multiplication
Performance tests
Test methods
Test systems
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ISSN2097-4116
DOI10.13868/j.cnki.jcr.000411

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Abstract 随着全同态加密的需求和发展, 学术界和工业界非常关注各种全同态加密库的计算效率. 为了回答全同态加密具体性能问题, 我们提出一个公平科学的比较方法, 将安全等级与电路深度作为两个关键基准点, 在统一这两个基准点的大前提下设置相应的测试方法. 测试方法主要分为3类. 第1类, 在相同的关键基准点的前提下, 对乘法计算效率进行比较; 第2类, 密文计算与相应明文计算比较; 第3类, 通过在标准算法上执行同态计算进行比较, 例如执行机器学习里的逻辑回归算法. 通过这3类测试就能够勾勒出各种全同态加密库的性能. 此外, 我们还设计了研究性测试环节, 例如: 噪音增长测试, 密文大小随参数大小变化测试, 密文打包性能测试等等. 为了直观给出各种性能指标与分析, 我们开发了 Python 接口库, 提供了报表图表生成工具. 该系统 (HEBenchmark) 能够自动化的完成整个测试过程, 并且具有灵活性, 能够将已知的任何全同态加密库加入测试, 便于非专业客户使用. 为全同态加密的实践应用, 提供了一个良好的评估测试工具.
AbstractList 随着全同态加密的需求和发展, 学术界和工业界非常关注各种全同态加密库的计算效率. 为了回答全同态加密具体性能问题, 我们提出一个公平科学的比较方法, 将安全等级与电路深度作为两个关键基准点, 在统一这两个基准点的大前提下设置相应的测试方法. 测试方法主要分为3类. 第1类, 在相同的关键基准点的前提下, 对乘法计算效率进行比较; 第2类, 密文计算与相应明文计算比较; 第3类, 通过在标准算法上执行同态计算进行比较, 例如执行机器学习里的逻辑回归算法. 通过这3类测试就能够勾勒出各种全同态加密库的性能. 此外, 我们还设计了研究性测试环节, 例如: 噪音增长测试, 密文大小随参数大小变化测试, 密文打包性能测试等等. 为了直观给出各种性能指标与分析, 我们开发了 Python 接口库, 提供了报表图表生成工具. 该系统 (HEBenchmark) 能够自动化的完成整个测试过程, 并且具有灵活性, 能够将已知的任何全同态加密库加入测试, 便于非专业客户使用. 为全同态加密的实践应用, 提供了一个良好的评估测试工具.
Author Xin-Xia, SONG
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李焱华
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