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# Informática # Criptografía y seguridad # Computación distribuida, paralela y en clústeres

Un Nuevo Enfoque para la Privacidad de Datos en LLMs

Descubre cómo un nuevo sistema mejora la privacidad de datos y la velocidad de procesamiento para los LLMs.

Yifan Tan, Cheng Tan, Zeyu Mi, Haibo Chen

― 7 minilectura


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En el mundo actual impulsado por la tecnología, parece que todos están hablando sobre los modelos de lenguaje grandes (LLMs). Estos modelos pueden tomar texto, entenderlo y proporcionar nuevo texto a cambio. Piensa en ellos como chatbots superinteligentes que pueden escribir historias, responder preguntas e incluso ayudar con proyectos escolares. Pero hay un pero: cuando las empresas usan estos modelos en la nube, pueden surgir problemas de seguridad serios, especialmente cuando se trata de datos sensibles. Vamos a desglosarlo.

¿Cuál es el Problema?

Cuando las empresas envían sus datos a la nube, corren el riesgo de que alguien que no debería verlos los espíe. Esto es especialmente preocupante para las empresas que manejan información privada. Para mantener los datos seguros, algunas mentes brillantes idearon una forma de mantener las cosas privadas mientras usan servicios en la nube. Aquí es donde entra la Computación Confidencial, y tiene algunos trucos geniales bajo la manga.

El Costo de Mantener las Cosas Privadas

Desafortunadamente, aunque la computación confidencial funciona bien para proteger datos, puede ralentizar las cosas bastante. Imagina que estás en una autopista, pero cada vez que necesitas pasar por un peaje, el tráfico se reduce a un paso de tortuga. Eso es un poco lo que pasa con los LLMs cuando se envían a la nube con una fuerte protección. La velocidad puede caer hasta un 88%, lo que resulta frustrante para los usuarios y las empresas.

Entra el Héroe: Un Nuevo Sistema

Para resolver este problema, se ha desarrollado un nuevo sistema que puede mantener las cosas privadas sin ralentizar el proceso. Este sistema superpone dos tareas: proteger datos y realizar cálculos. Esto significa que uno puede suceder mientras el otro sigue en marcha, al igual que puedes escuchar música mientras trabajas. El objetivo es ocultar la lentitud causada por la encriptación, haciendo que todo funcione sin problemas.

Prediciendo Qué Necesita Protección

Uno de los mayores desafíos de este nuevo sistema es saber qué datos necesitan protección y cuándo. ¡Es como intentar adivinar qué va a ordenar alguien en un restaurante antes de que siquiera mire el menú! ¿La solución? Al observar cómo suelen funcionar los LLMs, el sistema puede predecir qué datos necesitan protección antes de que se soliciten.

Manteniendo los Costos Bajos

El nuevo sistema no solo se basa en hacer predicciones; también tiene un plan de respaldo para cuando las cosas salen mal. Si el sistema se equivoca sobre qué datos necesitan protección, está listo con una forma de arreglar el problema que no cuesta mucho. Esto ayuda a mantener las cosas en movimiento y asegura que el proceso siga siendo eficiente.

Probando las Aguas

Las pruebas han mostrado que este nuevo sistema solo agrega una pequeña cantidad de tiempo-alrededor del 19.6%-al servicio general, lo que es una mejora significativa en comparación con sistemas sin este tipo de protección. ¡Es como tener un segundo postre que no se siente como una carga!

La Necesidad Creciente de LLMs

A medida que las empresas buscan adoptar LLMs para diversas tareas, las apuestas siguen subiendo. Estos modelos están volviéndose más comunes en el funcionamiento de las empresas. Pero como dependen de potentes unidades de procesamiento gráfico (GPUs), que pueden costar un montón, muchas empresas están utilizando servicios en la nube para acceder a ellos.

El Problema con los Servicios en la Nube

Los servicios en la nube son atractivos porque pueden manejar mucha información y no requieren que las empresas gasten un montón de dinero en hardware. Sin embargo, también pueden representar riesgos. Si los hackers obtienen acceso a la nube, podrían ver modelos y solicitudes de usuarios, exponiendo datos sensibles. ¡Eso no está bien!

El Papel de la Computación Confidencial

Para combatir estos riesgos, la computación confidencial ayuda bloqueando datos en un entorno seguro. Esto significa que se niega el acceso externo y solo se permite la entrada a software de confianza. Piensa en ello como mantener tus objetos de valor en una caja fuerte que solo tú puedes abrir. La tecnología es como un superhéroe para los datos, proporcionando protección extra.

Las GPUs Se Unen a la Lucha

Mientras la computación confidencial puede ayudar a proteger datos, usarla con LLMs puede ralentizar las cosas. Esto se debe a que las fuertes verificaciones de seguridad suelen implicar mucho trabajo en segundo plano. Por ejemplo, cuando se usa un modelo como OPT-30B con estas protecciones, puede sufrir una desaceleración significativa. Pero con el nuevo sistema en funcionamiento, puede trabajar para mantener el rendimiento mientras asegura que todo esté a salvo.

La Mecánica de Mantener las Cosas Privadas

El nuevo sistema usa algo llamado encriptación especulativa en tuberías. Este término elegante significa que puede superponer los pasos de protección y procesamiento de datos, al igual que puedes hacer varias cosas a la vez en tu vida diaria.

La Necesidad de Velocidad

En pocas palabras, el objetivo es llevar la encriptación al fondo para que no retrase los procesos principales. ¿El beneficio adicional? ¡Hace que el sistema sea más eficiente!

Los Desafíos de Predecir

Predecir qué datos se necesitarán no es tarea fácil. Requiere comprender cómo funcionan los LLMs y qué suelen solicitar. Por suerte, al observar patrones pasados, el sistema puede aprender a hacer adivinanzas más inteligentes sobre solicitudes futuras.

Cómo Manejar Errores

Sin embargo, pueden ocurrir errores. Si la predicción no da en el clavo, el sistema está configurado para manejar esos errores de manera elegante. Esto implica verificar los datos antes de enviarlos a la GPU y tener un plan para cuando las cosas no vayan como se esperaba.

Una Mirada Más Cercana al Proceso

El sistema está compuesto por diferentes partes que trabajan juntas. La primera parte es el Predictor, que hace conjeturas educadas sobre qué datos se necesitarán. Luego está el validador, que verifica que todo esté correcto antes de que se envíe. Por último, hay un manejador de errores para limpiar si algo sale mal.

Cómo Destaca el Nuevo Sistema

Al crear una separación clara entre el procesamiento de datos y la encriptación, este nuevo sistema permite que todo funcione más rápido. El sistema no solo equilibra velocidad y seguridad, sino que asegura que ambos funcionen de manera armónica.

Una Competencia Amistosa de Sistemas

Este nuevo servicio se ha probado contra otros que carecen de computación confidencial. El rendimiento del nuevo sistema mostró mejoras impresionantes, con un manejo de datos más rápido y menos tiempo perdido en general.

Prepárate para el Futuro

A medida que las empresas buscan implementar más y más LLMs, será crucial la necesidad de procesamiento eficiente y seguro. La tendencia muestra que el futuro está en sistemas inteligentes que pueden predecir lo que se necesita mientras mantienen todo seguro. Esta innovación hará que los LLMs sean incluso más fáciles de usar, beneficiando a todos a largo plazo.

Reflexiones Finales

Con este nuevo sistema, el mundo de los LLMs está allanando el camino hacia un futuro más seguro y eficiente. Nadie quiere lidiar con problemas de seguridad que frenen el progreso, así que con estas mejoras, es solo cuestión de tiempo antes de que los LLMs se conviertan en una herramienta estándar en varias empresas, mejorando la productividad mientras mantienen la información sensible a salvo.

Abrazando la Tecnología Inteligente

En conclusión, la combinación de un enfoque amigable, predicciones sólidas y bajos costos hace de este sistema un avance prometedor en el ámbito de los LLMs y la computación confidencial. ¡Así que prepárate y ponte el cinturón para un viaje hacia un futuro digital más seguro!

Fuente original

Título: PipeLLM: Fast and Confidential Large Language Model Services with Speculative Pipelined Encryption

Resumen: Confidential computing on GPUs, like NVIDIA H100, mitigates the security risks of outsourced Large Language Models (LLMs) by implementing strong isolation and data encryption. Nonetheless, this encryption incurs a significant performance overhead, reaching up to 52.8 percent and 88.2 percent throughput drop when serving OPT-30B and OPT-66B, respectively. To address this challenge, we introduce PipeLLM, a user-transparent runtime system. PipeLLM removes the overhead by overlapping the encryption and GPU computation through pipelining - an idea inspired by the CPU instruction pipelining - thereby effectively concealing the latency increase caused by encryption. The primary technical challenge is that, unlike CPUs, the encryption module lacks prior knowledge of the specific data needing encryption until it is requested by the GPUs. To this end, we propose speculative pipelined encryption to predict the data requiring encryption by analyzing the serving patterns of LLMs. Further, we have developed an efficient, low-cost pipeline relinquishing approach for instances of incorrect predictions. Our experiments on NVIDIA H100 GPU show that compared with vanilla systems without confidential computing (e.g., vLLM, PEFT, and FlexGen), PipeLLM incurs modest overhead (less than 19.6 percent in throughput) across various LLM sizes, from 13B to 175B.

Autores: Yifan Tan, Cheng Tan, Zeyu Mi, Haibo Chen

Última actualización: 2024-11-04 00:00:00

Idioma: English

Fuente URL: https://arxiv.org/abs/2411.03357

Fuente PDF: https://arxiv.org/pdf/2411.03357

Licencia: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Cambios: Este resumen se ha elaborado con la ayuda de AI y puede contener imprecisiones. Para obtener información precisa, consulte los documentos originales enlazados aquí.

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