Оптимізація криптографії: Віталік Бутерін про час доступу до памяті і ефективність блокчейнів

Віталік Бутерін: Як оптимізувати криптографію

У новій статті співавтора Ethereum Віталіка Бутеріна досліджується час доступу до пам`яті — одна з найбільш недооцінених обмежень у обчисленнях, і як кращий розуміння цієї теми може змінити спосіб розробки криптографічних систем. Хоча тема здається надзвичайно технічною, вона безпосередньо впливає на потенційну ефективність блокчейнів, криптографічних доказів та навіть моделей ШІ.

Проблема доступу до пам`яті

Бутерін стверджує, що неправильно вважати, що читання або запис до пам`яті займає фіксований час, 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 пам`яті стає поступово повільнішим, оскільки вона збільшується, бо сигнали повинні проходити більші фізичні відстані.

Він наводить докази з реального світу на підтримку цього, демонструючи, що час доступу до даних збільшується з розміром пам`яті, від кеш-пам`яті ЦП до оперативної пам`яті, що, дивно, узгоджується з його теоретичною моделлю. Це усвідомлення виходить за межі простого академічного обговорення — воно радикально змінює наше сприйняття оптимізації алгоритмів, зокрема в галузі криптографії, де звичною практикою є попереднє обчислення та зберігання проміжних результатів.

Рішення для управління пам`яттю в блокчейні

Віталік Бутерін використовує приклад з еліптичними кривими, основною складовою безпеки блокчейнів, щоб продемонструвати цю точку. Щоб пришвидшити процеси, розробники часто попередньо обчислюють великі таблиці чисел. Проте будь-які виграші в швидкості можуть бути втрачені, якщо таблиці стануть занадто великими, щоб вміститися в кеш-пам’яті через уповільнення, спричинене зростанням доступу до пам’яті. У одному з його тестів менша таблиця, яка вмістилася у кеш, виявилася швидшою за більшу, що зберігалася в оперативній пам’яті.

Висновок простий, але глибокий: ефективність у криптографії полягає не лише в швидших процесорах — це також вимагає більш інтелігентного управління пам`яттю. Розуміння принципу, який він виклав, може спрямувати оптимізацію апарату майбутніх систем блокчейнів та нульових знань, оскільки індустрія переходить до спеціалізованого апарату, такого як ASIC та GPU.