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Multi-Input Ciphertext Multiplication for Homomorphic Encryption
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AI
DOI：10.1109/TCSI.2026.3674689.png)
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摘要
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同态加密（HE）能够在加密数据上直接执行算术运算。这对隐私保护应用（如机器学习、医疗诊断和金融数据分析）至关重要。在流行的HE方案中，密文乘法仅针对两个输入定义。然而，许多HE应用需要多输入乘法。在先前工作中，我们为CKKS HE方案开发了一种三输入密文乘法方法。本文首先重新表述三输入密文乘法，以实现计算组合，从而进一步降低复杂度。第二项贡献是将乘法扩展至多输入，同时不增加噪声开销。引入额外的评估密钥以实现多项式乘法结果的线性化。为最小化乘法器中大量缩放单元的复杂度，进行了理论分析以重新定位缩放操作，并提出了一种多级缩放方法，实现组合缩放，其复杂度与单个缩放单元相近。提供了关于输入分区的指南和示例，以实现更多缩放操作的组合。此外，设计了高效硬件架构来实现我们提出的乘法器。改进的三输入密文乘法器相比最佳先前设计，逻辑面积和延迟分别减少了15%和50%。对于4至12个输入的乘法器，架构分析显示，与先前工作相比，平均面积节省29%，延迟缩短63%。
Keyword:
Ciphertext multiplication
hardware architecture
homomorphic encryption
relinearization
rescaling
CKKS
NTT
polynomial multiplication
期刊
I
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0
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