Set reconciliation, where two parties hold fixed-length bit strings and run a protocol to learn the strings they are missing from each other, is a fundamental task in many distributed systems. We present Rateless Invertible Bloom Lookup Tables (Rateless IBLT), the first set reconciliation protocol, to the best of our knowledge, that achieves low computation cost and near-optimal communication cost across a wide range of scenarios: set differences of one to millions, bit strings of a few bytes to megabytes, and workloads injected by potential adversaries. Rateless IBLT is based on a novel encoder that incrementally encodes the set difference into an infinite stream of coded symbols, resembling rateless error-correcting codes. We compare Rateless IBLT with state-of-the-art set reconciliation schemes and demonstrate significant improvements. Rateless IBLT achieves 3--4x lower communication cost than non-rateless schemes with similar computation cost, and 2--2000x lower computation cost than schemes with similar communication cost. We show the real-world benefits of Rateless IBLT by applying it to synchronize the state of the Ethereum blockchain, and demonstrate 5.6x lower end-to-end completion time and 4.4x lower communication cost compared to the system used in production.


翻译:集合协商是许多分布式系统中的基本任务,其中两方持有固定长度的比特串,并通过运行协议来获取彼此缺失的字符串。我们提出了无速率可逆布鲁姆查找表(Rateless IBLT),据我们所知,这是首个在广泛场景中实现低计算成本和近最优通信成本的集合协商协议:涵盖从一个到数百万的集合差异、从几个字节到兆字节的比特串,以及潜在对手注入的工作负载。Rateless IBLT基于一种新颖的编码器,该编码器将集合差异增量编码为无限长的编码符号流,类似于无速率纠错码。我们将Rateless IBLT与最先进的集合协商方案进行比较,并展示了显著的改进。与计算成本相似的非无速率方案相比,Rateless IBLT实现了3至4倍的通信成本降低;而与通信成本相似的方案相比,计算成本降低了2至2000倍。通过将Rateless IBLT应用于同步以太坊区块链的状态,我们展示了其实际优势,与生产环境中使用的系统相比,端到端完成时间降低了5.6倍,通信成本降低了4.4倍。

0
下载
关闭预览

相关内容

【ACL2020】多模态信息抽取,365页ppt
专知会员服务
151+阅读 · 2020年7月6日
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2024年3月25日
Arxiv
0+阅读 · 2024年3月23日
Arxiv
0+阅读 · 2024年3月23日
Arxiv
0+阅读 · 2024年3月22日
Arxiv
0+阅读 · 2024年3月22日
Arxiv
0+阅读 · 2024年3月22日
Arxiv
12+阅读 · 2023年5月22日
Arxiv
18+阅读 · 2022年11月21日
Arxiv
14+阅读 · 2018年5月15日
VIP会员
最新内容
ICML 2026 | CFPO:用反事实策略优化提升多模态推理
专知会员服务
1+阅读 · 今天14:45
综述 | 世界动作模型:少做梦,多行动
专知会员服务
2+阅读 · 今天14:43
美以伊冲突:无人机与人工智能的运用
专知会员服务
4+阅读 · 今天14:31
《特种部队在透明战场中的生存力》最新报告
专知会员服务
3+阅读 · 今天14:11
《人工智能生成的零日漏洞:对未来作战的影响》
综述 | 3D场景图:开放挑战与未来方向
专知会员服务
8+阅读 · 6月22日
21世纪的无人机战争
专知会员服务
4+阅读 · 6月22日
《量子技术的军事任务技术适配与利用》
专知会员服务
5+阅读 · 6月22日
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
相关论文
Arxiv
0+阅读 · 2024年3月25日
Arxiv
0+阅读 · 2024年3月23日
Arxiv
0+阅读 · 2024年3月23日
Arxiv
0+阅读 · 2024年3月22日
Arxiv
0+阅读 · 2024年3月22日
Arxiv
0+阅读 · 2024年3月22日
Arxiv
12+阅读 · 2023年5月22日
Arxiv
18+阅读 · 2022年11月21日
Arxiv
14+阅读 · 2018年5月15日
相关基金
国家自然科学基金
2+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员