Компания LayerZero Labs представила исследовательскую систему Aerie, способную обработать 32 768 устойчивых к квантовым атакам сигнатур Falcon за 0,65 секунды на ноутбуке Apple без использования графического процессора.
В объявлении LayerZero от 16 октября говорится, что в проекте, основанном на криптографической системе доказательств Akita, принимают участие исследователи из собственной команды, a16z crypto research, Университета Карнеги-Меллона и Имперского колледжа Лондона.
В сопроводительной статье представлен способ объединения тысяч цифровых подписей в одно доказательство их действительности. Авторы работы строят свою концепцию вокруг проблемы, стоящей перед блокчейнами с алгоритмом Proof-of-Stake, где валидаторы подписывают сообщения, подтверждающие состояние сети, а другие участники должны проверять эти подписи.
Согласно статье, в настоящее время Ethereum использует подписи BLS для объединения примерно 32 000 голосов валидаторов в небольшую подпись. BLS не устойчив к квантовым атакам, а постквантовые альтернативы, выбранные американскими специалистами по стандартизации, не обладают той же встроенной возможностью агрегирования.
Aerie сокращает время подготовки макета до менее чем одной секунды
В тестах Apple M4 Max, проведенных командой разработчиков, Aerie обработала пакет данных Falcon-512, используя 16 рабочих потоков, и достигла пикового использования памяти в 2,1 ГиБ. Вторая рабочая нагрузка, включающая 16 384 сигнатуры Falcon-1024, заняла 0,63 секунды при аналогичных требованиях к памяти.
Исследователи описывают Falcon-1024 как более безопасный вариант, обладающий большими сигнатурами и большей вычислительной мощностью, чем Falcon-512. В их статье сообщается, что создание доказательства для любой из этих задач заняло примерно 4,3 секунды при работе в одном потоке.
Согласно таблице результатов бенчмарка, проверка завершенного агрегата Falcon-512 заняла 54 миллисекунды на одном ядре, по сравнению с 519 миллисекундами на проверку отдельных сигнатур. При использовании 16 потоков соответствующие показатели составили 11,6 миллисекунд и 42,9 миллисекунды.
В статье процесс описан в прямых терминах.
«Одно доказательство охватывает весь набор доказательств, без рекурсии».
По мнению авторов, отказ от рекурсии устраняет необходимость создания промежуточных доказательств и их объединения в последовательных раундах. Их разработка позволяет другому узлу, хранящему подписи, создать заменяющее доказательство, если исходный агрегатор не сработает.
В более мелких пробных экземплярах по-прежнему содержатся данные подписи
Как объясняют исследователи, Aerie сохраняет короткое случайное значение, известное как соль, из каждой подписи, чтобы верификатор мог напрямую вычислить соответствующие хеши. Доказательство выполняет оставшиеся математические проверки, используя Akita для поддержки построения.
В статье сообщается, что для рабочей нагрузки Falcon-512, включающей 32 768 сигнатур, общий объем данных составляет 1346 КиБ, в том числе соли и заголовки. Компонент доказательства занимает примерно 66 КиБ, а большая часть оставшихся данных приходится на сохраненные соли.
Авторы оценили размер стандартной агрегированной подписи в 42,1 байта, что примерно в 16 раз меньше, чем размер дополненных подписей Falcon, которые она заменяет. Измерения размера не включают открытые ключи и сообщения, предоставляемые верификатору отдельно.
Согласно статье, использование общей соли может уменьшить общий размер до приблизительно 66 КиБ, но эта оценка зависит от отдельной политики подписи и предположений о безопасности. Исследователи прямо заявляют, что эта оценка размера не подтверждает соответствие данной политике.
В сравнении с Orthus, более ранней системой агрегации Falcon, команда сообщает о 1,5-кратном ускорении генерации доказательств, 38-кратном ускорении проверки и уменьшении размера доказательств в 1,7 раза на том же сервере. В статье уточняется, что в рабочей нагрузке Orthus отсутствуют проверки формата подписи, которые выполняет Aerie.
Читайте также:
