PEGASUS:融合多项式与非多项式评估的同态加密框架

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"PEGASUS:Bridging Polynomial and Non-polynomial Evaluations in Homomorphic Encryption" 在密码学领域,同态加密(Homomorphic Encryption, HE)是一种革命性的技术,它允许对加密数据进行计算,而无需先解密。这为隐私保护应用提供了强大的基础。然而,现有的同态加密方案在处理混合了多项式和非多项式函数的计算时效率低下,这限制了其在现实世界中的广泛应用。为了解决这个问题,"PEGASUS"框架应运而生。 PEGASUS(Probabilistic Encryption for Galois Fields and Switching Unbounded Series of Structures)是一种实用的同态加密框架,旨在有效地在打包的CKKS(Ciphertext-Packing for Approximate Arithmetic)密文和FHEW(Full Homomorphic Encryption over the Integers with Fast Evaluation using the Wiedemann algorithm)密文之间切换,而无需解密。CKKS是用于近似算术运算的同态加密方案,适合处理多项式函数;FHEW则适用于执行查找表操作,更适合处理非多项式函数。 在PEGASUS中,一个关键创新是FHEW到CKKS的转换算法。与现有的转换方法相比,这个算法更具有实用性。它将计算复杂度从线性降低到亚线性级别,显著提高了效率。此外,转换密钥的大小也大幅减小,例如,从80GB减少到12MB,这在存储和传输方面都带来了巨大的改进。 为了验证PEGASUS的有效性,作者进行了详尽的基准测试。这些测试结果展示了PEGASUS在处理混合型计算任务时的高效性能,进一步证明了该框架在实际应用中的潜力。通过这种框架,可以预见同态加密在大数据分析、云计算以及机器学习等领域的隐私保护应用将得到显著提升,特别是在那些需要同时处理多项式和非多项式运算的场景中。 PEGASUS为同态加密技术提供了一个新的视角,它解决了混合计算的难题,提升了效率,并降低了资源需求,有望推动同态加密技术在实际场景中的广泛应用。