Виталик Бутерин о важности оптимизации памяти для развития криптографии и блокчейна

Виталик Бутерин: Как оптимизировать криптографию

В новой статье соучредитель Ethereum Виталик Бутерин рассматривает время доступа к памяти, одно из самых игнорируемых ограничений в вычислительной технике, и то, как лучшее понимание этого может изменить способ разработки криптографических систем. Хотя тема кажется крайне технической, она напрямую влияет на потенциальную эффективность блокчейнов, криптографических доказательств и даже моделей ИИ.

Проблема доступа к памяти

Бутерин утверждает, что неверно предполагать, что чтение или запись в память занимает фиксированное количество времени, как это часто делается в информатике. Он предлагает модель, согласно которой «кубический корень размера памяти» определяет время доступа к памяти. Проще говоря, извлечение данных из вашей памяти становится все более медленным по мере её увеличения, поскольку сигналы должны проходить большие физические расстояния.

Он приводит реальные доказательства в поддержку этой идеи, показывая, что время доступа к данным увеличивается с увеличением размера памяти, от кэш-памяти процессора до ОЗУ, что удивительным образом соответствует его теоретической модели. Это осознание выходит за пределы простого академического обсуждения — оно радикально меняет наше представление о том, как оптимизировать алгоритмы, особенно в области криптографии, где обычно практикуется предварительный расчет и хранение промежуточных результатов.

Решение проблем управления памятью в блокчейне

Виталик Бутерин приводит пример, связанный с криптографией на основе эллиптических кривых, которая является основополагающей частью безопасности блокчейна, чтобы продемонстрировать эту точку зрения. Для ускорения процессов разработчики часто предварительно вычисляют большие таблицы чисел. Однако любые приросты скорости могут быть потеряны, если таблицы становятся слишком крупными, чтобы поместиться в кэш-памяти, из-за замедления, вызванного увеличением доступа к памяти. В одном из его тестов оказалось, что таблица меньшего размера, подходящая для кэша, оказалась быстрее, чем большая, хранившаяся в ОЗУ.

Вывод прост, но глубок: эффективность в криптографии включает в себя не только более быстрые процессоры — это также предполагает более интеллектуальное управление памятью. Понимание принципа, который он изложил, может направить оптимизацию аппаратного обеспечения будущих блокчейнов и систем с нулевым разглашением, поскольку отрасль движется к специализированному оборудованию, такому как ASIC и GPU.