面向RNS-CKKS方案的同态计算硬件加速器OA

针对全同态加密应用中数据存储和传输开销大、计算效率低的问题,以主流的RNS-CKKS方案为研究对象,提出了一种同态计算硬件加速器。该加速器为自同构算子设计了分治式置换网络,实现了高效无冲突的数据调度与路由。同时通过实施片内外协同存储策略和对计算流进行重构,有效降低了硬件部署密钥切换操作的片上缓存需求并隐藏片外延迟。为进一步提升计算与资源效率,构建了统一的计算阵列并优化了片上缓存结构。在FPGA上的实验结果表明,该设计相比于OpenFHE软件函数库,实现了8.68~56.2倍的加速;相较于同类硬件加速方案,在密文-密文同态乘法上实现了1.18~1.53倍的加速以及1.10~4.98倍的面积效率提升,同时在可配置性方面具备一定优势。该工作有助于同态加密方案的硬件高效部署。