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2014 | OriginalPaper | Buchkapitel

Faster Bootstrapping with Polynomial Error

verfasst von : Jacob Alperin-Sheriff, Chris Peikert

Erschienen in: Advances in Cryptology – CRYPTO 2014

Verlag: Springer Berlin Heidelberg

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Bootstrapping

is a technique, originally due to Gentry (STOC 2009), for “refreshing” ciphertexts of a somewhat homomorphic encryption scheme so that they can support further homomorphic operations. To date, bootstrapping remains the only known way of obtaining fully homomorphic encryption for arbitrary unbounded computations.

Over the past few years, several works have dramatically improved the efficiency of bootstrapping and the hardness assumptions needed to implement it. Recently, Brakerski and Vaikuntanathan (ITCS 2014) reached the major milestone of a bootstrapping algorithm based on Learning With Errors for

polynomial

approximation factors. Their method uses the Gentry-Sahai-Waters (GSW) cryptosystem (CRYPTO 2013) in conjunction with Barrington’s “circuit sequentialization” theorem (STOC 1986). This approach, however, results in

very large

polynomial runtimes and approximation factors. (The approximation factors can be improved, but at even greater costs in runtime and space.)

In this work we give a new bootstrapping algorithm whose runtime and associated approximation factor are both

small

polynomials. Unlike most previous methods, ours implements an elementary and efficient

arithmetic

procedure, thereby avoiding the inefficiencies inherent to the use of boolean circuits and Barrington’s Theorem. For 2

λ

security under conventional lattice assumptions, our method requires only a

quasi-linear

Õ(

λ

) number of homomorphic operations on GSW ciphertexts, which is optimal (up to polylogarithmic factors) for schemes that encrypt just one bit per ciphertext. As a contribution of independent interest, we also give a technically simpler variant of the GSW system and a tighter error analysis for its homomorphic operations.

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Metadaten
Titel
Faster Bootstrapping with Polynomial Error
verfasst von
Jacob Alperin-Sheriff
Chris Peikert
Copyright-Jahr
2014
Verlag
Springer Berlin Heidelberg
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-662-44371-2_17