同態(tài)加密(HE)是一種隱私保護(hù)技術(shù)，可以直接在加密數(shù)據(jù)上執(zhí)行計(jì)算任務(wù)。HE支持安全的遠(yuǎn)程計(jì)算，云服務(wù)提供商可以在不查看高度敏感數(shù)據(jù)的情況下進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算(即“可用不可看”)。但是，盡管頗具吸引力，但性能和可編程性方面面臨的挑戰(zhàn)仍然是HE廣泛采用的主要障礙。

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要實(shí)現(xiàn)HE的潛力就需要開發(fā)一種編譯器，將未加密的純文本代碼庫(kù)實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)換為加密代碼。為此，F(xiàn)acebook、紐約大學(xué)和斯坦福大學(xué)的研究人員開發(fā)了Porcupine(https://arxiv.org/pdf/2101.07841.pdf)，這是一種HE的“合成編譯器”，開發(fā)團(tuán)隊(duì)聲稱，與啟發(fā)式驅(qū)動(dòng)的、完全手動(dòng)優(yōu)化的代碼相比，它的速度提高了51%。

研究人員解釋說，在一個(gè)純文本代碼示例中，Porcupine會(huì)合成執(zhí)行相同計(jì)算的HE代碼。在內(nèi)部，Porcupine使用稱為Quill的組件對(duì)指令噪聲、等待時(shí)間、行為和HE程序語義進(jìn)行建模。Quill使Porcupine能夠推理并搜索可驗(yàn)證的HE內(nèi)核，同時(shí)最大程度地減少代碼的延遲和噪聲累積。結(jié)果是一套套件，可以自動(dòng)化和優(yōu)化純文本到HE代碼的映射和調(diào)度。

在實(shí)驗(yàn)中，研究人員使用一系列圖像處理和線性代數(shù)程序?qū)orcupine進(jìn)行了評(píng)估。根據(jù)研究人員的說法，對(duì)于小型程序，Porcupine能夠找到與人工書寫的基線相同的優(yōu)化實(shí)現(xiàn)。在更大、更復(fù)雜的程序上，Porcupine能發(fā)現(xiàn)分解優(yōu)化，甚至涉及可分離過濾器的特定應(yīng)用優(yōu)化。

研究人員寫道：“我們的結(jié)果證明了我們基于綜合的編譯方法的有效性和普遍性，并進(jìn)一步激發(fā)了自動(dòng)推理在HE中對(duì)性能和生產(chǎn)率的提升。Porcupine提取了構(gòu)建正確的HE計(jì)算的細(xì)節(jié)，以便應(yīng)用程序設(shè)計(jì)人員可以將精力集中在其他設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)上。”

對(duì)HE的熱愛已經(jīng)催生了許多家創(chuàng)業(yè)公司，指在將其引入生產(chǎn)系統(tǒng)。總部位于新澤西州紐瓦克的Duality Technologies最近從英特爾的一個(gè)風(fēng)險(xiǎn)投資部門獲得了資金，并將其HE平臺(tái)推向“無數(shù)”企業(yè)(尤其是受管制行業(yè)的企業(yè))的隱私保護(hù)解決方案。銀行可以在各個(gè)機(jī)構(gòu)之間進(jìn)行增強(qiáng)隱私的金融犯罪調(diào)查，企業(yè)的銷售策略也可以這樣做，而科學(xué)家可以利用它與有關(guān)病歷的研究進(jìn)行合作。

【本文是51CTO專欄作者“安全牛”的原創(chuàng)文章，轉(zhuǎn)載請(qǐng)通過安全牛（微信公眾號(hào)id:gooann-sectv）獲取授權(quán)】

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