Віталік Бутерін: Як оптимізувати Криптографію розкрито

У новій статті співзасновник Ethereum Віталік Бутерін вивчає час доступу до пам'яті, одне з найчастіше проігнорованих обмежень у обчисленнях, і як краще розуміння цього може змінити спосіб розробки криптографічних систем. Хоча тема здається надзвичайно технічною, вона має безпосередній вплив на потенційну ефективність блокчейнів, криптографічних доказів і навіть моделей ШІ.

Проблема доступу до пам'яті

Бутерін стверджує, що неправильно вважати, що читання або запис у пам'ять займає фіксовану кількість часу, як це часто робиться в комп'ютерних науках. Натомість він представляє модель, яка пропонує, що кубічний корінь розміру пам'яті визначає час доступу до пам'яті. Простими словами, отримання даних з вашої пам'яті стає поступово повільнішим, оскільки вона збільшується, оскільки сигнали повинні подорожувати більші фізичні відстані.

! Зображення статті

Він наводить докази з реального світу, щоб підтримати це, демонструючи, що час доступу до даних збільшується з розміром пам'яті, від кешів процесора до оперативної пам'яті, що, на диво, узгоджується з його теоретичною моделлю. Це усвідомлення виходить за межі простих академічних дрібниць ----- воно радикально змінює наш погляд на оптимізацію алгоритмів, особливо в галузі криптографії, де звичайною практикою є попереднє обчислення та зберігання проміжних результатів.

Вирішення управління пам'яттю в блокчейні

Віталік Бутерін наводить приклад, пов'язаний з еліптичними кривими, які є основною частиною безпеки блокчейну, щоб продемонструвати цю точку зору. Щоб прискорити процеси, розробники часто попередньо обчислюють великі таблиці чисел. Однак будь-які виграші в швидкості можуть бути втрачені, якщо таблиці стають занадто великими, щоб вміститися в кеш-пам'яті через уповільнення, викликане більшим доступом до пам'яті. У одному з його тестів таблиця, що вміщується в кеш, виявилася швидшою за більшу, що зберігалася в ОПП.

Висновок простий, але глибокий: ефективність у криптографії полягає не лише у швидших процесорах — вона також включає більш інтелігентне управління пам'яттю. Розуміння принципу, який він виклав, може спрямувати апаратну оптимізацію майбутніх блокчейн-систем і систем нульових знань, оскільки індустрія переходить до спеціалізованого апаратного забезпечення, такого як ASIC і GPU.