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 Virtual Secure Platform
Search
nindanaoto
February 16, 2020
Research
3
1.6k
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
250
TFHEのための多項式乗算入門
nindanaoto
2
760
Other Decks in Research
See All in Research
NeurIPS-23 参加報告 + DPO 解説
akifumi_wachi
4
1.4k
マルチモーダルLLMの応用動向の論文調査
masatoto
7
2.8k
床面圧力センサ開発における感圧導電シート分離方式の検討 / WISS2023
yumulab
0
270
Evolutionary Optimization ofModel Merging Recipes (2024/04/17, NLPコロキウム)
iwiwi
5
2k
People Driven Transformation / 人が起点の、社会の変え方
dmattsun
0
150
研究効率化Tips_2024 / Research Efficiency Tips 2024
ryo_nakamura
4
2.3k
[ICLR'24] Towards Assessing and Benchmarking Risk-Return Tradeoff of OPE
harukakiyohara_
0
180
SSII2023 医療支援における画像処理研究の動向と展望
moda0
0
110
Breaking Tradeoffs: Extremely Scalable Multi-Agent Pathfinding Algorithms
kei18
0
140
Scaling Rectified Flow Transformers for High-Resolution Image Synthesis / Stable Diffusion 3
shunk031
0
440
眠眠ガチャ:ガチャを活用した睡眠意欲向上アプリの開発 / EC71inui
yumulab
0
130
Azure Arc-enabled Serversを利用した ハイブリッド・マルチクラウド環境の管理 / Managing Hybrid Multi-cloud Environments with Azure Arc-enabled Servers
nttcom
0
210
Featured
See All Featured
It's Worth the Effort
3n
180
27k
Six Lessons from altMBA
skipperchong
20
3k
Why Our Code Smells
bkeepers
PRO
331
56k
Making Projects Easy
brettharned
108
5.5k
Building Better People: How to give real-time feedback that sticks.
wjessup
354
18k
実際に使うSQLの書き方 徹底解説 / pgcon21j-tutorial
soudai
119
39k
WebSockets: Embracing the real-time Web
robhawkes
59
7k
Distributed Sagas: A Protocol for Coordinating Microservices
caitiem20
321
20k
Adopting Sorbet at Scale
ufuk
67
8.6k
Building a Scalable Design System with Sketch
lauravandoore
455
32k
The Power of CSS Pseudo Elements
geoffreycrofte
59
5k
Raft: Consensus for Rubyists
vanstee
132
6.2k
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