Optimisation SIMD d'operateurs de calcul pour la cryptographie homomorphe H/F

Détail de l'offre

Informations générales

Entité de rattachement

Le CEA est un acteur majeur de la recherche, au service des citoyens, de l'économie et de l'Etat.

Il apporte des solutions concrètes à leurs besoins dans quatre domaines principaux : transition énergétique, transition numérique, technologies pour la médecine du futur, défense et sécurité sur un socle de recherche fondamentale. Le CEA s'engage depuis plus de 75 ans au service de la souveraineté scientifique, technologique et industrielle de la France et de l'Europe pour un présent et un avenir mieux maîtrisés et plus sûrs.

Implanté au cœur des territoires équipés de très grandes infrastructures de recherche, le CEA dispose d'un large éventail de partenaires académiques et industriels en France, en Europe et à l'international.

Les 20 000 collaboratrices et collaborateurs du CEA partagent trois valeurs fondamentales :

• La conscience des responsabilités
• La coopération
• La curiosité
  

Référence

2024-33188  

Description de l'unité

Equipe crypto du Laboratoire Confiance pour les Systèmes Logiciel (LCYL).

Description du poste

Domaine

Mathématiques, information  scientifique, logiciel

Contrat

Stage

Intitulé de l'offre

Optimisation SIMD d'operateurs de calcul pour la cryptographie homomorphe H/F

Sujet de stage

Le chiffrement homomorphe est un corpus de techniques cryptographiques permettant le calcul sur données chiffrées. Bien que très intéressantes, ces techniques ont un coût computationnel important et suscitent de nombreuses recherches visant à le diminuer. Dans ce contexte, ce stage consistera à prototyper des opérateurs de calcul homomorphe récemment publiés par l'équipe sur processeurs Intel en exploitant les extensions SIMD de ces processeurs. Pour des raisons liées à la structure mathématique de ces opérateurs, des gains importants sont attendus en matière de performance.

Durée du contrat (en mois)

6

Description de l'offre

The application of Fully Homomorphic Encryption (FHE) to privacy issues arising in inference or training of neural networks has been actively researched over the last few years. Yet, although practical performances have been demonstrated on certain classes of neural networks, the inherent high computational cost of FHE operators has prevented the scaling capabilities of FHE-based encrypted domain inference to the large and deep networks used to deliver advanced classification functions such as image interpretation tasks. To achieve this goal, a new hope is coming from TFHE functional bootstrapping which, rather than being just used for refreshing ciphertexts (i.e., reducing their noise level), can be used to evaluate operators which are difficult to express as low complexity arithmetic circuits, at no additional cost.

In this context, the team at CEA has proposed ComBo (Composition of Bootstrappings), a new full domain functional bootstrapping method with TFHE for evaluating any function of domain and codomain the real torus T by using a small number of bootstrappings. This result improves on previous approaches: like them, it allows for evaluating any functions, but with significantly lower error rates. This new methods has been presented and published in the proceedings of AFRICACRYPT’23.

As it allows to perform two bootstrappings in parallel, ComBo may come without additional computational cost compared to the other full domain methods which are intrinsically serial. As such, the method appears especially well adapted to benefit from the SIMD instruction sets available in modern processors. Following this, the subject of this project will be to propose an optimized implementation of the method taking advantage of the AVX SIMD processor on Intel processors. The students will first have to analyze and understand the method, then research ways of implementating it in an SIMD fashion and then produce experimental results illustrating the improved performances. It is expected that this work may lead to a publication.

Moyens / Méthodes / Logiciels

C++, programmation bas-niveau avancée sur Intel

Profil du candidat

Candidat ou candidate de niveau M2 ayant des connaissances dans un ou plusieurs des domaines suivants :

·       C++, programmation bas-niveau avancée sur Intel

·       Cryptographie / Cryptographie homomorphe

·       Parallélisme SIMD

 Conformément aux engagements pris par le CEA en faveur de l’intégration de personnes en situation de handicap, cet emploi est ouvert à tous et toutes.

Localisation du poste

Site

Saclay

Localisation du poste

France, Ile-de-France, Essonne (91)

Ville

  Palaiseau

Critères candidat

Langues

Anglais (Courant)

Diplôme préparé

Bac+5 - Master 2

Formation recommandée

Cryptographie, informatique parallèle

Possibilité de poursuite en thèse

Oui

Demandeur

Disponibilité du poste

03/03/2025