論文の概要: if-ZKP: Intel FPGA-Based Acceleration of Zero Knowledge Proofs

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2412.12481v1
• Date: Tue, 17 Dec 2024 02:35:32 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-12-18 17:09:38.514295
• Title: if-ZKP: Intel FPGA-Based Acceleration of Zero Knowledge Proofs
• Title（参考訳）: If-ZKP: Intel FPGAによるゼロ知識証明の高速化
• Authors: Shahzad Ahmad Butt, Benjamin Reynolds, Veeraraghavan Ramamurthy, Xiao Xiao, Pohrong Chu, Setareh Sharifian, Sergey Gribok, Bogdan Pasca,
• Abstract要約: 本稿では,FPGA上でのzk-SNARK証明の高速化に適した,スケーラブルなアーキテクチャを提案する。 我々は、zk-SNARKシステムに費やされた時間の大半を占めるマルチスカラー乗算(MSM)に焦点を当てる。 我々の実装は、参照ソフトウェアライブラリに比べて110x-150倍高速に動作します。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.0009885036586725
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Zero-Knowledge Proofs (ZKPs) have emerged as an important cryptographic technique allowing one party (prover) to prove the correctness of a statement to some other party (verifier) and nothing else. ZKPs give rise to user's privacy in many applications such as blockchains, digital voting, and machine learning. Traditionally, ZKPs suffered from poor scalability but recently, a sub-class of ZKPs known as Zero-knowledge Succinct Non-interactive ARgument of Knowledges (zk-SNARKs) have addressed this challenge. They are getting significant attention and are being implemented by many public libraries. In this paper, we present a novel scalable architecture that is suitable for accelerating the zk-SNARK prover compute on FPGAs. We focus on the multi-scalar multiplication (MSM) that accounts for the majority of computation time spent in zk-SNARK systems. The MSM calculations extensive rely on modular arithmetic so highly optimized Intel IP Libraries for modular arithmetic are used. The proposed architecture exploits the parallelism inherent to MSM and is implemented using the Intel OneAPI framework for FPGAs. Our implementation runs 110x-150x faster compared to reference software library, uses a generic curve form in Jacobian coordinates and is the first to report FPGA hardware acceleration results for BLS12-381 and BN128 family of elliptic curves.
• Abstract（参考訳）: Zero-Knowledge Proofs (ZKPs) は、ある当事者(プロ)が他の当事者(検証者)への声明の正当性を証明できる重要な暗号技術として登場した。 ZKPは、ブロックチェーン、デジタル投票、マシンラーニングなど、多くのアプリケーションにおいて、ユーザのプライバシを引き起こす。 従来、ZKPはスケーラビリティに悩まされていたが、最近ではZero-knowledge Succinct Non-interactive ARgument of Knowledges (zk-SNARKs)として知られるZKPのサブクラスがこの問題に対処している。 それらは注目され、多くの公立図書館によって実装されている。 本稿では,FPGA上でのzk-SNARK計算の高速化に適した,スケーラブルなアーキテクチャを提案する。 我々は、zk-SNARKシステムに費やされた計算時間の大半を占めるマルチスカラー乗算(MSM)に焦点を当てる。 MSM計算はモジュール演算に大きく依存しており、高度に最適化されたIntel IPライブラリが使用される。 提案アーキテクチャは MSM 固有の並列性を活用し,FPGA 用の Intel OneAPI フレームワークを用いて実装されている。 我々の実装は、参照ソフトウェアライブラリと比較して110x-150倍高速に動作し、ジャコビアン座標の汎用曲線形式を用いて、BLS12-381およびBN128系の楕円曲線に対するFPGAハードウェアアクセラレーション結果を初めて報告した。

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