Компанія LayerZero Labs представила дослідницьку систему Aerie, здатну обробити 32 768 стійких до квантових атак сигнатур Falcon за 0,65 секунди на ноутбуці Apple без використання графічного процесора.
В оголошенні LayerZero від 16 жовтня йдеться, що в проєкті, заснованому на криптографічній системі доказів Akita, беруть участь дослідники з власної команди, a16z crypto research, Університету Карнегі-Меллона та Імперського коледжу Лондона.
У супровідній статті представлено спосіб об'єднання тисяч цифрових підписів в один доказ їхньої дійсності. Автори роботи будують свою концепцію навколо проблеми, що стоїть перед блокчейнами з алгоритмом Proof-of-Stake, де валідатори підписують повідомлення, що підтверджують стан мережі, а інші учасники мають перевіряти ці підписи.
Згідно зі статтею, наразі Ethereum використовує підписи BLS для об'єднання приблизно 32 000 голосів валідаторів у невеликий підпис. BLS не є стійким до квантових атак, а постквантові альтернативи, обрані американськими фахівцями зі стандартизації, не мають такої ж вбудованої можливості агрегування.
Aerie скорочує час підготовки макета до менш ніж однієї секунди
У тестах Apple M4 Max, проведених командою розробників, Aerie обробила пакет даних Falcon-512, використовуючи 16 робочих потоків, і досягла пікового використання пам'яті в 2,1 ГіБ. Друге робоче навантаження, що включає 16 384 сигнатур Falcon-1024, зайняло 0,63 секунди за аналогічних вимог до пам'яті.
Дослідники описують Falcon-1024 як безпечніший варіант, що має більші сигнатури та більшу обчислювальну потужність, ніж Falcon-512. У їхній статті повідомляється, що створення доказу для будь-якого з цих завдань зайняло приблизно 4,3 секунди під час роботи в одному потоці.
Згідно з таблицею результатів бенчмарку, перевірка завершеного агрегату Falcon-512 зайняла 54 мілісекунди на одному ядрі, порівняно з 519 мілісекундами на перевірку окремих сигнатур. При використанні 16 потоків відповідні показники склали 11,6 мілісекунд і 42,9 мілісекунди.
У статті процес описано прямими термінами.
«Одне доказ охоплює весь набір доказів, без рекурсії».
На думку авторів, відмова від рекурсії усуває необхідність створення проміжних доказів та їх об'єднання в послідовних раундах. Їхня розробка дозволяє іншому вузлу, що зберігає підписи, створити замінний доказ, якщо вихідний агрегатор не спрацює.
У менших пробних екземплярах досі містяться дані підпису
Як пояснюють дослідники, Aerie зберігає коротке випадкове значення, відоме як сіль, з кожного підпису, щоб верифікатор міг безпосередньо обчислити відповідні хеші. Доказ виконує решту математичних перевірок, використовуючи Akita для підтримки побудови.
У статті повідомляється, що для робочого навантаження Falcon-512, що включає 32 768 сигнатур, загальний обсяг даних становить 1346 КіБ, зокрема солі та заголовки. Компонент доказу займає приблизно 66 КіБ, а більша частина решти даних припадає на збережені солі.
Автори оцінили розмір стандартного агрегованого підпису в 42,1 байти, що приблизно в 16 разів менше, ніж розмір доповнених підписів Falcon, які він замінює. Вимірювання розміру не включають відкриті ключі та повідомлення, що надаються верифікатору окремо.
Згідно зі статтею, використання спільної солі може зменшити загальний розмір до приблизно 66 КіБ, але ця оцінка залежить від окремої політики підпису та припущень щодо безпеки. Дослідники прямо заявляють, що ця оцінка розміру не підтверджує відповідність цій політиці.
У порівнянні з Orthus, більш ранньою системою агрегації Falcon, команда повідомляє про 1,5-кратне прискорення генерації доказів, 38-кратне прискорення перевірки та зменшенні розміру доказів у 1,7 рази на тому ж сервері. У статті уточнюється, що в робочому навантаженні Orthus відсутні перевірки формату підпису, які виконує Aerie.
Читайте також:
