计算机工程与科学

作者：刘宏伟1, 支梁2, 秦梦远1, 陈铭志1, 董文阔1, 郝沁汾1

单位：1.中国科学院计算技术研究所，北京 100095；2.无锡芯光互连技术研究院，江苏 无锡 214100

关键词：隐私计算；模乘；模幂；软硬件协同；RSA ,,

基金：基金项目：国家重点研发计划（2022YFB4401501）;江苏省重点研发计划（BE2023006?4）

隐私计算技术是数据中心保证数据安全的重要手段，随着量子计算的发展，基于格的后量子算法和全同态加密算法逐步发展流行。在这些算法中，模运算都是广泛使用的非线性算子之一，主要用于避免计算过程中出现溢出。面向隐私计算及密码学应用中广泛使用的模运算问题，在FPGA平台上基于PCIe接口设计实现了一个软硬件协同加速设计，能够有效掩盖通信延迟，并支持高达2 048位的模运算，包括模乘和模幂运算，以服务于有隐私计算需求的数据中心场景。已有研究工作都仅关注模运算本身，而此软硬件协同框架则给出了一个完整的加速框架，不仅包含运算核心，还给出了数据和软硬件接口，并减少了通信延迟的影响。最后结合一个具体的运营商场景，实现了针对性的加速应用，通过实验验证了设计的性能优势。

来源：2025年第8期

《计算机工程与科学》期刊编辑部

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