Upgrade to Pro
— share decks privately, control downloads, hide ads and more …
Speaker Deck
Features
Speaker Deck
PRO
Sign in
Sign up for free
Search
Search
準同型暗号による バーチャルセキュアプラットフォーム の開発/Development of V...
Search
nindanaoto
February 16, 2020
Research
2k
3
Share
Embed
Copy iframe code
Copy JS code
Copy link
Start on current slide
準同型暗号による バーチャルセキュアプラットフォーム の開発/Development of Virtual Secure Platform
Run your encrypted C code AS IS!
https://github.com/virtualsecureplatform/kvsp
nindanaoto
February 16, 2020
More Decks by nindanaoto
See All by nindanaoto
準同型暗号による バーチャルセキュアプラットフォーム の開発
nindanaoto
1
360
TFHEのための多項式乗算入門
nindanaoto
2
1.3k
Other Decks in Research
See All in Research
YOLO26_ Key Architectural Enhancements and Performance Benchmarking for Real-Time Object Detection
satai
3
880
Spatial Active Noise Control Based onSound Field Interpolation Incorporating Physical Constraints
skoyamalab
0
120
非試合日の野球場を楽しむためのARホームランボールキャッチ体験システムの開発 / EC79-miyazaki
yumulab
0
300
2026年版中小企業白書・小規模企業白書の概要
ozekinote
0
110
明日から使える!研究効率化ツール入門
matsui_528
13
7.5k
「行ける・行けない表」による地域公共交通の性能評価
bansousha
0
170
第12回人と環境にやさしい交通をめざす全国大会/熊本都市圏「車1割削減、渋滞半減、公共交通2倍」をめざして
trafficbrain
0
140
某助成金プロジェクト採択に向けて企業研究所のアウトリーチ専任者がやったこと
afroscript
0
110
Data Visualization Tools in the Age of AI
flekschas
0
170
GLIM とMegaParticles:正規分布近似の限界とタイトカップリング&パーティクルフィルタの進展 / GLIM and MegaParticles : Progress of the distribution representation in SLAM
koide3
0
590
オーストリア流 都市の公共交通サービス水準評価@公共交通オープンデータ最前線2026
trafficbrain
0
200
Dual Quadric表現を用いた動的物体追跡とRGB-D・IMU制約の密結合によるオドメトリ推定
nanoshimarobot
0
440
Featured
See All Featured
Design of three-dimensional binary manipulators for pick-and-place task avoiding obstacles (IECON2024)
konakalab
0
490
Pawsitive SEO: Lessons from My Dog (and Many Mistakes) on Thriving as a Consultant in the Age of AI
davidcarrasco
0
190
Mind Mapping
helmedeiros
PRO
1
280
Refactoring Trust on Your Teams (GOTO; Chicago 2020)
rmw
35
3.6k
Save Time (by Creating Custom Rails Generators)
garrettdimon
PRO
32
3.8k
The MySQL Ecosystem @ GitHub 2015
samlambert
251
13k
Prompt Engineering for Job Search
mfonobong
0
380
Docker and Python
trallard
47
4k
Marketing Yourself as an Engineer | Alaka | Gurzu
gurzu
0
260
Agile Leadership in an Agile Organization
kimpetersen
PRO
0
190
Embracing the Ebb and Flow
colly
88
5.1k
Speed Design
sergeychernyshev
33
1.9k
Transcript
準同型暗号による バーチャルセキュアプラットフォーム の開発 松岡 航太郎 伴野 良太郎 松本 直樹 京都大学工学部 B3
通常のクラウドコンピューティング プログラムは平文で実行される
悪意ある第三者によって盗聴される恐れ (ハードウェアのバス信号を読むなど) 通常手法の問題点
提案手法:Virtual Secure Platform(VSP) プログラムを含めすべて暗号化した状態で実行 盗聴自体を無効化する
VSPの特徴 • プログラム・データすべてを暗号化 した状態で実行可能 • 数学的安全性の保証 • C言語による記述が可能 本プロジェクトが世界で初めて実現
None
未踏ロゴ反転デモ
平文 暗号化済み ROMダンプ
平 文 暗 号 化 済 み
暗号化されたプログラムを どのように実行するか?
通常のプログラム実行 実行バイナリ CPU 結果 コンパイラ によって生成 実行バイナリ を読み込み実行 結果を出力 101011100....
0100110100.... 画像出典:https://www.rockpapershotgun.com/2019/08/12/best-gaming-cpu-2019-2/
CPU内部の論理回路(一部) プ ロ グ ラ ム 結 果
暗号化されたプログラムを実行するには? 暗 号 化 さ れ た 結 果 暗
号 化 さ れ た プ ロ グ ラ ム ? ? ? ?
暗号化されたままで等価な処理を行う技術 準同型暗号
準同型暗号 暗号化された0と1に対して平文時と等価な処理を行う
暗号化されたプログラムを実行するには? 暗 号 化 さ れ た 結 果 暗
号 化 さ れ た プ ロ グ ラ ム ? ? ? ?
暗号化されたプログラムを実行するには? 暗 号 化 さ れ た 結 果 暗
号 化 さ れ た プ ロ グ ラ ム
None
物理的論理ゲート 準同型暗号 課題:準同型暗号の遅さ
課題に対する解決策 準同型暗号・CPU設計・コンパイラを 全ての面から最適化 本プロジェクトが世界で初めて実現
KVSP (Kyoto Virtual Secure Platform) • VSPのリファレンス実装 • KVSPをビルドすれば必要な全ての サブプロジェクトがビルドされる
kvsp github
VSP; Virtual Secure Platform
KVSPデモ
KVSPデモ
KVSPデモ
KVSPデモ
KVSPデモ
KVSPデモ
KVSPデモ
KVSPデモ
TFHE; Torus Fully Homomorphic Encryption • 使用している準同型暗号 • 既存実装を高速化 https://tfhe.github.io/tfhe/
KVSPデモ
CAHPv3 / cahp-diamond • VSPに使用している 独自命令セット/独自CPU設計 • ゲート数を削減し高速化
VSPの現状性能 • 約5.5秒/クロック on V100 • 約1.5秒/クロック on V100 x
8 • ROM・RAM:512バイトずつ コンピュータ黎明期の性能に相当
KVSPデモ
Fully Open Source! • 成果物は全てGitHubで公開中 • ライセンスはApache-2.0など https://github.com/virtualsecureplatform kvsp github
今後の展望 • 論文発表 • ハードウェアアクセラレータ • Multi Keyへの拡張
VSPの未来 • VSPは黎明期のコンピュータ • プログラム秘匿は無二の価値 • 演算器集積による性能向上 • 数十年後の普及
謝辞 GPU 版の開発にあたって さくらインターネット株式会社様より 高火力コンピューティング をお貸しいただきました。
ご清聴ありがとうございました VSPは • プログラム・データすべてを 暗号化した状態で実行可能 • 数学的安全性の保障 • C言語による記述が可能
計算量的安全性 • 古典的コンピュータ 154bit • 量子コンピュータ 95bit
None
CAHPv3 Diamond Iyokan LLVM TFHE
TFHE; Torus Fully Homomorphic Encryption • 使用している準同型暗号 • CPU向けはフルスクラッチ(TFHEpp) •
GPUは修正版(cuFHE)
CAHPv3 • CPUの上で動く独自命令セット • 16bitアーキテクチャ • 16/24bit可変長命令 • 実行バイナリサイズが小さい
CPU実装 VSP (Diamond) ARM Cortex M0+ • 独自開発のCPU • CAHPv3準拠
• 約 4,000 ゲート • IoT向けCPU • ARMv6-M準拠 • 約 12,000 ゲート
Cコンパイラ実装 • LLVMをベースにCAHPv3に対応 • LLVMの最適化フェーズを利用 ◦ 実行バイナリの効率化 ◦ 実行バイナリサイズの低減
Iyokan • 準同型暗号ゲートの並列実行基盤 • 回路情報を読み込み実行する • CPU(TFHEpp)/GPU(cuFHE)に対応 • 回路情報変換部(L1)・並列実行部 ※回路の合成はyosysを利用
None
None