ACM Transactions on Architecture and Code Optimization· 2026Q2
LightZK: Büyük Ölçekli Sıfır Bilgi Kanıtları İçin Verimli GPU Hızlandırma Çerçevesi
LightZK: An Efficient GPU Acceleration Framework for Large-Scale Zero-Knowledge Proofs
- 0atıf
- Q2SCImago
- 2026yıl
Kısa özet
LightZK, tek bellek kısıtlı düğümlerde büyük ölçekli sıfır bilgi kanıtı üretimine olanak tanıyan, döşeme tabanlı bir yürütme modeli ve GPU'nun yetersiz kullanımını ele alan yeni bir GPU çerçevesidir.
Yapay zekâ ile başlık ve abstract'tan üretildi; tam metin okunmaz.
Ana noktalar
- LightZK, büyük ölçekli sıfır bilgi kanıtlarının GPU hızlandırması için döşeme tabanlı bir yürütme modeli sunar.
- Mikro-mimari teşhis, MSM'de GPU'nun yetersiz kullanımını ortaya çıkarır ve bu da 1.5x-2.5x hızlanma sağlayan çekirdek optimizasyonlarına yol açar.
- LightZK, büyük ölçekli NTT yürütmesini mümkün kılar ve verimli DRAM-VRAM ile disk-DRAM-VRAM veri aktarımı için üç katmanlı bir boru hattı kullanır.
- Çerçeve, milyar ölçekli kanıt üretimini tek bir düğümde başarıyla sürdürür ve bellek sınırlarını aşan mevcut GPU çerçevelerinden daha iyi performans gösterir.
Yapay zekâ ile başlık ve abstract'tan üretildi; tam metin okunmaz.
Özet (abstract)
Zero-Knowledge Proofs (ZKPs), particularly zk-SNARKs, have become a cornerstone for privacy-preserving protocols and blockchain scalability. However, the generation of proofs remains computationally prohibitive due to the immense overhead of underlying cryptographic primitives, namely Multi-Scalar Multiplication (MSM) and Fast Number Theoretic Transform (NTT). As applications scale up to billion-scale constraints, conventional GPU-accelerated frameworks tailored for smaller instances suffer from overwhelming memory usage, invalid architectural assumptions, and suboptimal end-to-end orchestration. Driven by the motivation to complete massive proof generation on a single memory-constrained node, this paper presents LightZK, an efficient GPU acceleration framework for large-scale zero-knowledge proofs based on a tile-based execution model. LightZK not only aims to support ultra-large-scale ZKP generation, but also strives to improve the practical performance of proof generation. LightZK contributes a micro-architectural diagnosis of MSM on GPUs: hardware performance counters expose the register-pressure and low instruction-level-parallelism mismatches that under-utilize the GPU during bucket-merge computation, and targeted kernel optimizations derived from this diagnosis yield a 1.5 × –2.5 × MSM speedup over the SOTA baseline. LightZK further makes large-scale NTT executable where the SOTA GPU baseline fails, via storage and structural optimizations that deliver nontrivial acceleration (2.2 × –2.5 × over a functional baseline). At the systemic level, LightZK builds on a data-dependency graph (DDG) analysis of the Groth16 proving flow to drive a three-tier pipeline orchestration: a hand-crafted DRAM-VRAM pipeline for Poly-phase that overlaps sparse matrix operations with data transfer, and a producer-consumer disk-DRAM-VRAM pipeline for Group-phase that treats each MSM tile as an independently schedulable unit. Experimental results demonstrate that LightZK achieves a 2.8 × end-to-end performance improvement over the leading executable GPU baseline at standard scales. Crucially, while existing GPU frameworks exceed available memory at billion-scale, LightZK successfully sustains 2 30 -scale proof generation with near-linear scalability on a single node.
Yazarların özeti; kaynağından alınmıştır. ACM Transactions on Architecture and Code Optimization, 2026 · DOI ↗
Ücretsiz hesapla devam et
Makaleye Sor ile bu makaleye günde 3 soru ücretsiz; makaleyi kaydet, kaynakçasını al, ilgi alanına göre her gün yeni özetler. Çıkarımlar Premium.
Web'de ücretsiz devam etGoogle ya da Apple hesabınla giriş; kart istemez. Bu makaleye geri dönersin.
Telefonda:
Alan: Donanım ve Mimari
Hardware and ArchitectureComputer Science