[发明专利]张量程序的同态评估

说明书

实施例提供优化用于张量电路对加密数据执行同态加密操作的张量电路规范的生成、评估和选择。具有改进的编译器和运行时配置的计算设备可以获取张量电路和相关联的模式。计算设备可以将所获取的张量电路映射到等效张量电路，该等效张量电路适于执行完全同态加密(FHE)操作，并且基于所获取的相关联的模式被实例化。计算设备然后可以利用为此而确定的各种张量电路规范来监测通过等效FHE自适应张量电路的数据流。每个张量电路规范的成本可以由计算设备基于被监测的数据流来确定，以标识可以由所获取的张量电路采用的最优张量电路规范的最优集合，以对加密数据高效地执行同态加密操作。

背景技术

随着云存储和计算的出现和大规模采用，数据安全性和隐私针对云服务提供商和消费者都变得越来越重要。由于担心敏感数据出现数据泄露，各种消费者群体、特别是严格保密和隐私标准的消费者群体可能无法使用云服务。云服务提供商必须开发功能性解决方案，以使他们的消费者确信其数据是安全的，同时又不导致开发过程中的低效率。完全同态加密(FHE)是一种使得能够直接对加密数据执行计算的技术，这对云服务提供商来说是一种有吸引力的解决方案。但是，由于通常与使用常规完全同态加密模式时引入的操作噪声相关联的高成本，开发完全同态加密应用的过程可能效率不高。为各种操作挑选出最优的完全同态加密模式的过程在计算资源和开发过程上都可能是极其昂贵的。

发明内容

本发明的实施例涉及完全同态加密。更具体地，实施例描述了用于优化FHE自适应张量电路和对应规范(例如，加密参数、数据布局)的生成、评估和选择以对加密数据执行同态加密操作的系统和技术。

在各种实施例中，由计算设备获取输入张量电路和相关联的模式(诸如电路的输入和权重)以用于评估。将所获取的输入张量电路映射到等效张量电路(更具体地是可用于执行完全同态加密(FHE)操作的张量电路)。基于与所获取的输入张量电路相关联的所获取的模式来为所获取的输入张量电路生成等效张量电路。计算设备还可以获取加密数据、以及未加密权重和(多个)私钥公钥对中的(多个)公钥，以评估所获取的输入张量电路。具有特定规范(例如，数据布局、加密参数)的所生成的等效张量电路(下文中被称为“FHE自适应张量电路”)然后可以符号执行以对加密数据执行多个同态计算。在所生成的等效FHE自适应张量电路的符号执行期间，可以由计算设备监测通过所生成的等效FHE自适应张量电路的数据流(例如，库调用)，从而使得可以跟踪和/或存储具有特定规范的所生成的等效FHE自适应张量电路的数据流的特性(例如，库调用的计数)。然后可以基于所生成的等效FHE自适应张量电路的符号执行来生成一组结果。然后，计算设备可以基于所生成的一组结果来生成具有不同对应规范的另一等效FHE自适应张量电路。可以重复为等效FHE自适应张量电路生成各种规范并且跟踪通过其的数据流的过程，以使得计算设备能够确定具有对应规范的每个所生成的等效FHE自适应张量电路的成本(例如，效率、噪声、渐近复杂度)。所确定的成本可以用于对各种规范进行排序和/或将各种规范缩小为更高效或最高效的张量电路规范的较小子集。在这点上，计算设备可以基于张量电路规范的所确定的对应成本来选择张量电路规范的较小子集，从而减少了与用于在同态加密数据上评估张量程序的常规技术相关联的开销成本(例如，能量、计算资源、时间)。

提供本发明内容以便以简化的形式介绍一些概念，这些概念将在下面的详细描述中进一步描述。本发明不旨在标识所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于帮助确定所要求保护的主题的范围。

附图说明

下面参考附图详细描述本发明，在附图中：

图1是根据本发明的一个实施例而描绘的示例性系统的示意图；

图2是描绘根据本发明的一些实施例的示例性编译器组件的输入和输出的数据流程图；

图3是描绘根据本发明的一些实施例的示例性运行时组件的输入和输出的数据流程图；

图4是描绘根据本发明的一些实施例的用于变换可用于执行完全同态加密操作的张量电路的处理流程的处理流程图；