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本文提出 BioZKFHE,一个用于可扩展加密生物特征识别的框架,它结合了 BGV 型全同态加密与委员会中介的证明开/解密及智能合约验证。研究背景是在外包场景下进行大规模生物特征识别,需要同时保证生物模板和查询数据在计算过程中的机密性,以及由不可信计算节点产生的加密相似度输出的可验证正确性。现有基于 FHE 的生物特征系统主要关注机密性,而实际可验证性在底层的加密 1:N 匹配层引入了两个瓶颈:一是相似度评估中大量的旋转操作和带宽开销,二是重复证明同态相似度迹的高成本。为此,作者提出了两种核心方法:(1) 单系数多值(SCMV)打包技术,通过基-T 扩展将多个量化嵌入值绑定到每个明文项中,从而减少加密存储并避免旋转密集的加密 1:N 匹配;(2) 可并行化可验证相似度计算(PVSC),利用 BGV 的双 CRT 执行结构将每个块状相似度迹分解为并行的证明实例,在结果释放前进行打开和检查。在标准格假设和明确的委员会/验证者假设下,分析了可恢复性、噪声增长、机密性、加密输出完整性和最终结果完整性。实验在 FaceNet 和 MobileFaceNet 上进行,展示了近乎无损的生物特征效用、最高 67% 的加密存储减少,以及对于 1 万到 4 万模板的端到端证明验证运行时间约为 22 到 44 秒。
💡 推荐理由: 该工作首次将可验证计算引入同态加密生物特征识别,解决了真实部署中不可信服务器可能篡改结果的痛点,对隐私保护身份验证系统的工程实现有重要参考价值。
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