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
Search
Sponsored
·
Your Podcast. Everywhere. Effortlessly.
Share. Educate. Inspire. Entertain. You do you. We'll handle the rest.
→
nindanaoto
February 08, 2020
Research
360
1
Share
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
Just Do it.
https://github.com/virtualsecureplatform/kvsp
nindanaoto
February 08, 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/Development of Virtual Secure Platform
nindanaoto
3
2k
TFHEのための多項式乗算入門
nindanaoto
2
1.2k
Other Decks in Research
See All in Research
Sequences of Logits Reveal the Low Rank Structure of Language Models
sansantech
PRO
1
240
「行ける・行けない表」による地域公共交通の性能評価
bansousha
0
150
正規分布と最適化について
koide3
0
180
ブレグマン距離最小化に基づくリース表現量推定:バイアス除去学習の統一理論
masakat0
0
250
AGI4OPT:自然言語から数理最適化を導くエ ージェントスキル Translating Human Intent into Mathematical Optimization
mickey_kubo
0
110
英語教育 “研究” のあり方:学術知とアウトリーチの緊張関係
terasawat
1
950
世界モデルにおける分布外データ対応の方法論
koukyo1994
7
2.2k
LINEヤフー データサイエンス Meetup「三井物産コモディティ予測チャレンジ」の舞台裏-AlpacaTechパート
gamella
1
490
2026年1月の生成AI領域の重要リリース&トピック解説
kajikent
0
1k
ICCV2025参加報告_採択されやすいワークショップの選び方
kobayashi31
0
160
台湾モデルに学ぶ詐欺広告対策:市民参加の必要性
dd2030
0
320
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
360
Featured
See All Featured
Intergalactic Javascript Robots from Outer Space
tanoku
273
27k
Agile Leadership in an Agile Organization
kimpetersen
PRO
0
150
Money Talks: Using Revenue to Get Sh*t Done
nikkihalliwell
0
220
Dealing with People You Can't Stand - Big Design 2015
cassininazir
367
27k
Accessibility Awareness
sabderemane
1
120
Designing Experiences People Love
moore
143
24k
Crafting Experiences
bethany
1
140
The Illustrated Guide to Node.js - THAT Conference 2024
reverentgeek
1
350
A designer walks into a library…
pauljervisheath
211
24k
Lessons Learnt from Crawling 1000+ Websites
charlesmeaden
PRO
1
1.2k
Refactoring Trust on Your Teams (GOTO; Chicago 2020)
rmw
35
3.5k
Self-Hosted WebAssembly Runtime for Runtime-Neutral Checkpoint/Restore in Edge–Cloud Continuum
chikuwait
0
520
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 2020/02/08 カーネル/VM探検隊@関西 10回目 松岡 航太郎 松本 直樹 伴野 良太郎
アジェンダ 1. VSPの紹介 2. TFHEのための多項式乗算入門(松岡) 3. VSP専用プロセッサ設計と 実行エンジンについて(松本) 4. 魚類でもわかるLLVM&ISA設計(伴野)
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 (HWのバス信号を読むなど) 通常手法の問題点
本プロジェクトの提案手法 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
本プロジェクトの特徴 • プログラム・データすべてを暗号化 した状態で実行可能 • 数学的安全性の保障 • C言語による記述が可能
None
平文 暗号化済み
暗号化されたプログラムを どうやって実行するか?
コンピュータの頭脳:CPU
プログラムの実行までの流れ 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....
CPU内部の物理論理回路(一部) 1 1 1 1 0 0 1
ANDゲートについて a\b 0 1 0 0 0 1 0 1
CPU内部の物理論理回路(一部) 1 1 1 1 0 0 1
ソフトウェアエミュレーションによって回路を模倣 1 1 1 1 1 0 0
入力に 論理ゲートの処理を行う ↓ プログラムに対する CPUの動作を模倣できる
暗号化された入力に 論理ゲートの処理を行う ↓ 暗号化されたプログラムに対する CPUの動作を模倣できる
準同型暗号
ソフトウェアエミュレーションによって回路を模倣 1 1 1 1 1 0 0
準同型暗号で入力が暗号化された状態で 論理回路を模倣 ① ① ① ① ①
暗号化された入力に 論理ゲートの処理を行う ↓ 暗号化されたプログラムに対する CPUの動作を模倣できる
None
VSP; Virtual Secure Platform VSP = 盗聴を無意味にする仕組み
VSP; Virtual Secure Platform VSP = 盗聴を無意味にする仕組み
VSP; Virtual Secure Platform VSP = 盗聴を無意味にする仕組み 世界初
None
世界初
KVSP (Kyoto Virtual Secure Platform) • VSPを使うためのインタフェース。 • 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。
https://github.com/virtualsecureplatform/kvsp
KVSPデモ
None
CAHPv3 Diamond Iyokan LLVM TFHE
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(TFHE++) •
GPUは微修正版(cuFHE)
CAHPv3 Diamond Iyokan LLVM TFHE
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 3,500 ゲート • IoT向けCPU • ARMv6-M準拠 • 約 12,000 ゲート
CAHPv3 Diamond Iyokan LLVM TFHE
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
CAHPv3 Diamond Iyokan LLVM TFHE
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
VSPの現状性能 約6秒/クロック on V100 約2.5~5秒/クロック on c5.metal • 準同型暗号の演算自体が遅い •
ROM・RAMが約 20,000 ゲート • ROM・RAM 512Byteずつ
Fully Open Source! • 成果物は全てGitHubで公開中 • ライセンスはApache v2.0など https://github.com/virtualsecureplatform
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。