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
3
2k
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
Tweet
Share
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
340
TFHEのための多項式乗算入門
nindanaoto
2
1.1k
Other Decks in Research
See All in Research
診断前の病歴テキストを対象としたLLMによるエンティティリンキング精度検証
hagino3000
1
150
Remote sensing × Multi-modal meta survey
satai
4
500
情報技術の社会実装に向けた応用と課題:ニュースメディアの事例から / appmech-jsce 2025
upura
0
210
PhD Defense 2025: Visual Understanding of Human Hands in Interactions
tkhkaeio
1
250
スキマバイトサービスにおける現場起点でのデザインアプローチ
yoshioshingyouji
0
250
論文紹介:Not All Tokens Are What You Need for Pretraining
kosuken
0
200
Mamba-in-Mamba: Centralized Mamba-Cross-Scan in Tokenized Mamba Model for Hyperspectral Image Classification
satai
3
100
大域マッチングコスト最小化とLiDAR-IMUタイトカップリングに基づく三次元地図生成 / GLIM @ Robotics symposia 2022
koide3
0
110
世界の人気アプリ100個を分析して見えたペイウォール設計の心得
akihiro_kokubo
PRO
62
31k
Pythonでジオを使い倒そう! 〜それとFOSS4G Hiroshima 2026のご紹介を少し〜
wata909
0
970
引力・斥力を制御可能なランダム部分集合の確率分布
wasyro
0
260
VectorLLM: Human-like Extraction of Structured Building Contours via Multimodal LLMs
satai
4
330
Featured
See All Featured
The Myth of the Modular Monolith - Day 2 Keynote - Rails World 2024
eileencodes
26
3.1k
The Art of Delivering Value - GDevCon NA Keynote
reverentgeek
16
1.7k
Automating Front-end Workflow
addyosmani
1371
200k
Distributed Sagas: A Protocol for Coordinating Microservices
caitiem20
333
22k
It's Worth the Effort
3n
187
28k
Fireside Chat
paigeccino
40
3.7k
Evolution of real-time – Irina Nazarova, EuRuKo, 2024
irinanazarova
9
980
A Modern Web Designer's Workflow
chriscoyier
697
190k
Making the Leap to Tech Lead
cromwellryan
135
9.6k
Visualizing Your Data: Incorporating Mongo into Loggly Infrastructure
mongodb
48
9.7k
How GitHub (no longer) Works
holman
315
140k
Helping Users Find Their Own Way: Creating Modern Search Experiences
danielanewman
30
2.9k
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