論文の概要: Need for zkSpeed: Accelerating HyperPlonk for Zero-Knowledge Proofs
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2504.06211v1
- Date: Tue, 08 Apr 2025 16:56:10 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-04-09 13:27:55.883196
- Title: Need for zkSpeed: Accelerating HyperPlonk for Zero-Knowledge Proofs
- Title（参考訳）: zkSpeedの必要性: ゼロ知識証明のためのHyperPlonkの高速化
- Authors: Alhad Daftardar, Jianqiao Mo, Joey Ah-kiow, Benedikt Bünz, Ramesh Karri, Siddharth Garg, Brandon Reagen,
- Abstract要約: ZKPはブロックチェーン技術、検証可能な機械学習、電子投票に応用されている。
最近の研究により、GPUとASICにおける最先端ZKPプロトコルの重要なプリミティブが加速された。
この研究は、最先端のZKPプロトコルであるHyperPlonkのアクセラレータであるzkSpeedを提示する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 19.39122173458594
- License:
- Abstract: Zero-Knowledge Proofs (ZKPs) are rapidly gaining importance in privacy-preserving and verifiable computing. ZKPs enable a proving party to prove the truth of a statement to a verifying party without revealing anything else. ZKPs have applications in blockchain technologies, verifiable machine learning, and electronic voting, but have yet to see widespread adoption due to the computational complexity of the proving process. Recent works have accelerated the key primitives of state-of-the-art ZKP protocols on GPU and ASIC. However, the protocols accelerated thus far face one of two challenges: they either require a trusted setup for each application, or they generate larger proof sizes with higher verification costs, limiting their applicability in scenarios with numerous verifiers or strict verification time constraints. This work presents an accelerator, zkSpeed, for HyperPlonk, a state-of-the-art ZKP protocol that supports both one-time, universal setup and small proof sizes for typical ZKP applications in publicly verifiable, consensus-based systems. We accelerate the entire protocol, including two major primitives: SumCheck and Multi-scalar Multiplications (MSMs). We develop a full-chip architecture using 366.46 mm$^2$ and 2 TB/s of bandwidth to accelerate the entire proof generation process, achieving geometric mean speedups of 801$\times$ over CPU baselines.
- Abstract（参考訳）: Zero-Knowledge Proofs (ZKP) は、プライバシ保護と検証可能なコンピューティングにおいて、急速に重要性を高めている。
ZKPは、証明当事者が他の何も明らかにせずに、検証当事者に声明の真相を証明することを可能にする。
ZKPは、ブロックチェーン技術、検証可能な機械学習、電子投票に応用されているが、証明プロセスの計算複雑性のため、まだ広く採用されていない。
最近の研究により、GPUとASICにおける最先端ZKPプロトコルの重要なプリミティブが加速された。
しかし、これまで加速されたプロトコルは、各アプリケーションに対して信頼できるセットアップを必要とするか、より高い検証コストでより大きな証明サイズを生成するかの2つの課題に直面する。
この研究は、HyperPlonkのためのアクセラレーターzkSpeedを提示する。これは最先端のZKPプロトコルで、一般に検証可能なコンセンサスベースのシステムにおいて、典型的なZKPアプリケーションに対して1回、普遍的なセットアップと小さな証明サイズの両方をサポートする。
我々は、SumCheckとMulti-scalar Multiplications (MSM)の2つの主要なプリミティブを含むプロトコル全体を高速化する。
我々は,366.46 mm$^2$と2TB/sの帯域幅を用いたフルチップアーキテクチャを開発し,CPUベースライン上での801$\times$の幾何学的平均高速化を実現する。
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