第四届同态加密计算加速技术论坛——密码、芯片与系统

人员

报告安排

1. 开场报告：实用化同态加密计算还有多远

   张明喆 · 蚂蚁技术研究院

   简介

   本论坛已连续第四年在全国计算机大会（CNCC）上组织同态加密加速专题研讨。回顾往届，论坛主题从最初的算法加速原理探讨，逐步深入到硬件加速架构设计，再到去年的"从密码到芯片"全栈视角，持续追踪并推动了该领域从理论走向工程落地的进程。 过去五年，同态加密加速领域取得了显著进展。全同态加密（FHE）在通用CPU上的计算开销曾高达明文计算的万倍量级，而近年来专用加速芯片和软硬件协同方案不断涌现——Intel HERACLES芯片在关键FHE操作上实现了数千倍的加速，国内团队也在HPU系统原型和FPGA加速方案上取得了重要突破，FHE的整体性能实现了数量级的跃升。 然而，当同态加密加速从单设备优化迈向多设备协同与系统级优化时，新的技术挑战随之而来：跨节点密文通信开销、异构设备间的负载均衡、分布式噪声管理以及端到端隐私协议的系统性设计等问题日益突出。这些挑战也对同态加密算法优化提出了新的需求，包括更高效的密文打包与批处理机制、面向分布式场景的轻量级自举方案，以及支持多方案灵活切换的算法框架。本论坛将围绕上述议题展开深入讨论。

2. 全同态加密虚拟机研究进展

   边松 · 北京航空航天大学

   简介

   全同态加密允许在不解密数据的情况下直接执行种类丰富的计算，为智能数据安全保护提供了一种重要的技术路径。传统全同态加密方案种类繁多，在参数设置、计算性能与计算精度的优化过程中往往需要大量专家经验。本报告探讨同态加密虚拟机的概念、分类以及构建方法，并对面向全同态虚拟机的编译及硬件加速方法进行总结，重点讨论面向不同应用时各个类别的虚拟机的计算性能。

3. 基于统一硬件架构和灵活算子映射的隐私计算专用加速

   高鸣宇 · 清华大学

   简介

   当前，以现代密码学理论为基础的隐私计算方法一般涉及全同态加密（FHE）、多方安全计算（MPC）、零知识证明（ZKP）等密码学算法。但是，相比普通明文计算，密码学算法过高的计算代价已经成为隐私计算现实应用的关键瓶颈。虽然面向每种算法分别设计专用加速芯片可以缓解此性能问题，但算法协议的快速演进和芯片设计开发的成本都使得过于专用的芯片难以实际落地。我们提出利用统一硬件架构结合灵活算子映射的方法加速包括全同态加密和零知识证明在内的多种密码学算法。统一硬件架构可以分摊芯片成本，灵活算子映射能够支持多种算法协议，由此实现双赢。在本次报告中，我们将以近期发表在HPCA 2026和ISCA 2026的两项相关工作为例，介绍上述研究思路。

4. 全同态加密芯片及其应用

   刘雷波 · 清华大学

   简介

   全同态加密（FHE）被视为解决数据流通中“可用不可见”难题的终极技术。然而，其巨大的计算开销与资源消耗，使得传统的指令驱动处理器难以支撑其落地部署，亟需专用芯片架构的突破。本报告聚焦FHE在数据要素安全流通与隐私计算中的核心价值，系统梳理其从密码算法到芯片工程实现的设计挑战、前沿进展与未来方向。首先，在分析FHE芯片面临的技术挑战的基础上梳理国内外FHE芯片的最新研究进展。随后，重点介绍团队在可重构FHE芯片、软硬件协同优化及场景化应用验证方面的研究成果。最后，展望FHE芯片在技术演进和产业落地方面的发展趋势，为推动密码技术从理论创新走向高性能工程实现提供参考。

5. Accelerating Homomorphic Encryption: A Seven-Year Journey

   Jung Ho Ahn · Seoul National University

   简介

   In this talk, I share the seven-year journey of a computer architect who began working with cryptographers to accelerate homomorphic encryption, particularly the CKKS scheme. I revisit how a continuous cycle of understanding, analyzing, and optimizing the target algorithms has led to performance improvements of over a thousand times. I then outline the future of homomorphic encryption acceleration, which started with the number theoretic transform, progressed to bootstrapping and deep neural network workloads, and is now expanding to private information retrieval.

6. Asynchronous Lagrange-Based Threshold FHE with Smaller Modulus Overhead

   Changmin Lee · Korea University

   简介

   We study t-out-of-n threshold fully homomorphic encryption (ThFHE) based on Shamir secret sharing (SSS) in the asynchronous setting. A central bottleneck for SSS-based ThFHE is that Lagrange reconstruction during distributed decryption can amplify noise, forcing a substantially larger ciphertext modulus to maintain correctness. In this work, we revisit SSS-based ThFHE and give a rigorous analysis of the correctness and simulation-security constraints that govern parameter choices. We then compare families of Lagrange interpolation points through the lens of these constraints. Our main contributions are analytic bounds that closely track empirical behavior and significantly reduce the modulus overhead required for distributed decryption. For example, for n = 512, our analysis reduces this modulus overhead, in bits, by 30% for t = n/2 and by up to 90% for t close to n, compared to prior parameterizations.