Виталик Будерин: Как оптимизировать криптографию - раскрыто

В новой статье соучредитель Ethereum Виталий Бутерин рассматривает время доступа к памяти, одно из самых недооцененных ограничений в вычислениях, и как лучший его анализ может изменить разработку криптографических систем.

Несмотря на технический характер темы, она непосредственно касается эффективности блокчейнов, криптографических доказательств и моделей искусственного интеллекта. Бутерин утверждает, что ошибочно предполагать, что чтение или запись в память занимает фиксированное время.

Он предлагает модель, согласно которой кубический корень из размера памяти определяет время доступа к ней.

Проще говоря, получение данных из памяти замедляется с ее увеличением, поскольку сигналы должны проходить большие физические расстояния. Он приводит реальные примеры, демонстрируя, что время доступа к данным растет с объемом памяти, от кэш-памяти процессора до оперативной памяти, что удивительным образом совпадает с его теоретической моделью.

Это осознание кардинально изменяет подходы к оптимизации алгоритмов, особенно в криптографии, где обычно уже рассчитывают и хранят промежуточные результаты. Бутерин приводит пример из эллиптической кривой криптографии, важной для безопасности блокчейнов, чтобы проиллюстрировать эту идею.

Чтобы ускорить процессы, разработчики часто предварительно вычисляют большие таблицы чисел.

Однако любое увеличение скорости может быть потеряно, если таблицы становятся слишком большими для кэш-памяти из-за замедления доступа к памяти.

В одном из его испытаний таблица, помещавшаяся в кеше, оказалась быстрее той, что хранилась в оперативной памяти. Вывод прост, но существенен: эффективность в криптографии требует не только более быстрых процессоров, но и более совершенного управления памятью.

Понимание этого принципа может направить оптимизацию аппаратного обеспечения для будущих блокчейн-систем и систем нулевого знания, поскольку индустрия переходит к специализированному оборудованию, такому как ASIC и GPU.