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
nindanaoto
February 08, 2020
Research
1
330
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
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/Development of Virtual Secure Platform
nindanaoto
3
1.9k
TFHEのための多項式乗算入門
nindanaoto
2
1.1k
Other Decks in Research
See All in Research
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
120
さくらインターネット研究所 アップデート2025年
matsumoto_r
PRO
0
630
RapidPen: AIエージェントによるペネトレーションテスト 初期侵入全自動化の研究
laysakura
0
1.4k
Pix2Poly: A Sequence Prediction Method for End-to-end Polygonal Building Footprint Extraction from Remote Sensing Imagery
satai
3
410
Introduction of NII S. Koyama's Lab (AY2025)
skoyamalab
0
470
3D Gaussian Splattingによる高効率な新規視点合成技術とその応用
muskie82
5
2.4k
VAGeo: View-specific Attention for Cross-View Object Geo-Localization
satai
3
320
CSP: Self-Supervised Contrastive Spatial Pre-Training for Geospatial-Visual Representations
satai
3
190
言語モデルの内部機序:解析と解釈
eumesy
PRO
44
17k
ノンパラメトリック分布表現を用いた位置尤度場周辺化によるRTK-GNSSの整数アンビギュイティ推定
aoki_nosse
0
320
NLP2025参加報告会 LT資料
hargon24
1
310
大規模日本語VLM Asagi-VLMにおける合成データセットの構築とモデル実装
kuehara
5
2.4k
Featured
See All Featured
RailsConf 2023
tenderlove
30
1.1k
[Rails World 2023 - Day 1 Closing Keynote] - The Magic of Rails
eileencodes
35
2.3k
StorybookのUI Testing Handbookを読んだ
zakiyama
30
5.8k
Faster Mobile Websites
deanohume
307
31k
Design and Strategy: How to Deal with People Who Don’t "Get" Design
morganepeng
130
19k
It's Worth the Effort
3n
184
28k
Building Better People: How to give real-time feedback that sticks.
wjessup
367
19k
[RailsConf 2023 Opening Keynote] The Magic of Rails
eileencodes
29
9.5k
Build The Right Thing And Hit Your Dates
maggiecrowley
36
2.7k
Intergalactic Javascript Robots from Outer Space
tanoku
271
27k
Six Lessons from altMBA
skipperchong
28
3.8k
Testing 201, or: Great Expectations
jmmastey
42
7.5k
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。