Faster Amortized FHEW Bootstrapping Using Ring Automorphisms

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作者
Gabrielle De Micheli,Duhyeong Kim,Daniele Micciancio,Adam Suhl
出处
期刊:Lecture Notes in Computer Science [Springer Science+Business Media]
卷期号:: 322-353 被引量:4
标识
DOI:10.1007/978-3-031-57728-4_11
摘要

Amortized bootstrapping offers a way to simultaneously refresh many ciphertexts of a fully homomorphic encryption scheme, at a total cost comparable to that of refreshing a single ciphertext. An amortization method for FHEW-style cryptosystems was first proposed by (Micciancio and Sorrell, ICALP 2018), who showed that the amortized cost of bootstrapping n FHEW-style ciphertexts can be reduced from $$\tilde{O}(n)$$ basic cryptographic operations to just $$\tilde{O}(n^{\epsilon })$$ , for any constant $$\epsilon >0$$ . However, despite the promising asymptotic saving, the algorithm was rather impractical due to a large constant (exponential in $$1/\epsilon $$ ) hidden in the asymptotic notation. In this work, we propose an alternative amortized bootstrapping method with much smaller overhead, still achieving $$O(n^\epsilon )$$ asymptotic amortized cost, but with a hidden constant that is only linear in $$1/\epsilon $$ , and with reduced noise growth. This is achieved following the general strategy of (Micciancio and Sorrell), but replacing their use of the Nussbaumer transform, with a much more practical Number Theoretic Transform, with multiplication by twiddle factors implemented using ring automorphisms. A key technical ingredient to do this is a new "scheme switching" technique proposed in this paper which may be of independent interest.

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