隱私計算專用芯片！清華系公司推出，性能可媲美1000個CPU核

清華系公司華控清交已量產業界首款半同態計算芯片。

這也是華控清交在隱匿查詢方向上的最新成果。

隱匿查詢具體來說，是指在查詢方不暴露查詢意圖，同時又能保護數據方提供方數據庫中其他數據的情況下獲得得相關查詢結果。

舉個簡單的栗子：

某信用機構擁有一系列居民的徵信分數及徵信記錄等信息；某貸款機構想從徵信機構查詢一個借貸客戶的信用分數。

貸款機構出於保護客戶資源的考量，不願泄露這位客戶的身份證號；同時徵信機構也不想泄露除了這位被查詢的借貸客戶信息之外的其他信息（如其他居民的徵信分數）。

這時候，隱匿查詢就派上用場了，它能夠很好地保證客戶的信息不被泄漏。

那華控清交這次的成果對隱匿查詢來說意味着什麼？

在此之前，我們得先整明白目前的隱匿查詢存在什麼問題。

傳輸速度慢

一般來說，隱匿查詢根據實際使用情況可分爲兩類：基於序號的查詢和基於關鍵字的查詢。

基於序號的查詢是指：查詢方已經知道要查詢的數據位於數據源中的具體順序位置，再根據這個序號進行查詢，這在實際使用中並不常見。

在生活中更爲常用的是基於關鍵字的查詢，這種方法只需要查詢方提供全局唯一的關鍵字（如身份證號、手機號等）即可。

所以這裡我們就主要探討基於關鍵字的隱匿查詢。

要實現隱匿查詢，密碼學中已經有很多種方法：不經意傳輸、全同態加密以及半同態加密等。

不過這些方法或多或少都有些缺陷：即高帶寬資源與高算力不可兼得。

要不是計算極快需要消耗很多帶寬，要不就是對算力要求很高但傳輸的數據量較少。

而在實際應用中，通過廣域網進行遠程查詢時能夠使用的帶寬資源有限，很多時候分配的帶寬只有10Mbps甚至更少。

所以那些對算力要求不高，但需要大量傳輸數據的方法在這樣低帶寬的情況下就會耗費很久的時間，有時僅花在數據傳輸上的時間就有將近10分鐘。

這樣一來，要提高隱匿查詢的速度，只有一條路可以走：

比AMD旗艦處理器快10餘倍

基於此，在隱匿查詢的方法上，華控清交使用了純粹的加法同態加密方案（半同態加密方法）：

接下來就只面臨一個問題：計算量大。

這時候，華控清交的半同態計算芯片就派上用場了。

官方對這款芯片做出瞭如下介紹：

不過這都是紙上談兵，不如直接上數據來得直觀。

爲此，華控清交將他們的芯片與AMD旗艦處理器EPYC 7742兩個不同的隱匿查詢場景下進行了對比，其中算法都採用的是Paillier（一種半同態加密方法）。

具體來說，測試AMD處理器的性能時，每個參與方獨立使用一塊AMD EPYC 7742，所有的軟件算法均在該款CPU上運行。

而在測試芯片性能時每方獨立使用兩張芯片加速卡。

之所以這麼對比，是因爲一顆AMD處理器的TDP爲225W（實際工作功率還會略大些），而兩塊芯片板卡滿負荷運載的功率則是240W左右。

場景一：

場景二：

可以很直觀地看到，在華控清交研發的芯片的加持下，隱匿查詢的速度比AMD處理器之下的速度快出十多倍。

除此之外，華控清交還爲這款芯片專門設計了一款配套的板卡，帶主動散熱，通過PCIe與上位機通訊，這意味着能插GPU的機器都可以使用這款板卡。

這款芯片從2021年便開始半同態計算芯片的設計和流片，經過一年左右的時間，在今年第三季度已經實現量產。

華控清交表示對這款芯片會另行召開序列專題推介會，並將在明年年初批量出貨。

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