Privacy and security have rapidly emerged as priorities in system design. One powerful solution for providing both is privacy-preserving computation, where functions are computed directly on encrypted data and control can be provided over how data is used. Garbled circuits (GCs) are a PPC technology that provide both confidential computing and control over how data is used. The challenge is that they incur significant performance overheads compared to plaintext. This paper proposes a novel garbled circuits accelerator and compiler, named HAAC, to mitigate performance overheads and make privacy-preserving computation more practical. HAAC is a hardware-software co-design. GCs are exemplars of co-design as programs are completely known at compile time, i.e., all dependence, memory accesses, and control flow are fixed. The design philosophy of HAAC is to keep hardware simple and efficient, maximizing area devoted to our proposed custom execution units and other circuits essential for high performance (e.g., on-chip storage). The compiler can leverage its program understanding to realize hardware's performance potential by generating effective instruction schedules, data layouts, and orchestrating off-chip events. In taking this approach we can achieve ASIC performance/efficiency without sacrificing generality. Insights of our approach include how co-design enables expressing arbitrary GCs programs as streams, which simplifies hardware and enables complete memory-compute decoupling, and the development of a scratchpad that captures data reuse by tracking program execution, eliminating the need for costly hardware managed caches and tagging logic. % We evaluate HAAC with VIP-Bench and achieve a speedup of 608$\times$ in 4.3mm$^2$ of area. We evaluate HAAC with VIP-Bench and achieve an average speedup of 589$\times$ with DDR4 (2,627$\times$ with HBM2) in 4.3mm$^2$ of area.


翻译:暂无翻译

0
下载
关闭预览

相关内容

强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
182+阅读 · 2019年10月11日
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
94+阅读 · 2019年10月10日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
美国化学会 (ACS) 北京代表处招聘
知社学术圈
11+阅读 · 2018年9月4日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
VIP会员
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
美国化学会 (ACS) 北京代表处招聘
知社学术圈
11+阅读 · 2018年9月4日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员