 2025 SUSTCSC Rust

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🦀 SUSTCSC 2025 - Rust高性能计算大冒险！

作者: Ben Chen

INFO

你说得对，但是 Rust 是由 Mozilla 自主研发的一款全新的编译期格斗游戏。编译将发生在一个被称作「Cargo」的构建系统中。在这里，被引用的指针将被授予「生命周期」之力，导引对象安全。你将扮演一位名为「Rustacean」的神秘角色, 在与「Rustc」的搏斗中邂逅各种骨骼惊奇的傲娇报错。征服她们、通过编译同时，逐步发掘「C++」程序崩溃的真相.

Rust启动 | 芝士雪豹

🔐 密码学冒险：量子怪兽来袭！

想象一下，数字世界的末日正在逼近！几年前，量子计算机还只是科幻小说里的东西，就像飞行汽车一样遥不可及。但现在，这些计算界的"超级赛亚人"已经破壁而出！这些量子怪兽们带着他们的超能力，正对我们可怜的加密系统虎视眈眈，它们能轻松秒杀目前保护你银行账户和猫咪照片的大多数加密算法！

但别慌！人类密码学家们早有准备，他们开发了抗量子盾牌——其中最酷的一项就是带误差学习（Learning with Errors，简称LWE，听起来就很高大上对不对？）。

LWE问题就像是一个超级迷宫：给你一大堆带"噪音"的线性方程，挑战你找出隐藏在迷雾中的秘密向量 $s \in Z_{q}^{n}$ 。这个魔法公式长这样：

A \cdot s + e = b \mod q

解码一下这个神秘配方：

$A$ 是一个魔法矩阵（格基矩阵，就像迷宫的地图）
$e$ 是捣蛋的噪声向量（想象成迷宫里随机出现的假墙和陷阱）
$b$ 是你看到的最终结果（被施了魔法的密文）

当噪声像忍者一样小而隐秘时，即使是量子超级计算机也会抓狂好一阵子才能解开这个谜题。这个问题被称为NP难问题——计算机科学界的"终极BOSS"级别！

而这个魔法体系最炫酷的地方是它能实现全同态加密（FHE）！想象一下：你可以把数据锁在一个透明但牢不可破的盒子里，然后别人可以在不打开盒子的情况下帮你处理里面的数据！就像这样：

A_{e} + B_{e} = C_{e} \neq (A + B)_{e}

简单来说，你有两个加密数据 $A_{e}$ 和 $B_{e}$ ，可以直接对它们进行计算，而不用先解密[^1]！这意味着你可以把你的小秘密交给云服务器处理，它能帮你算出结果，但永远猜不到你的数据是什么——这简直就是数字时代的"蒙眼魔术师"！

(^1): 这是密码学中的一个假定，专业点说就是CCA/CPA安全性。但你只需要知道，这很神奇就对了！

🎮 FHE版生命游戏：加密世界中的微型宇宙！

警告：现有的FHE系统慢得像乌龟赛跑，这个挑战会让你体验到什么叫"等待也是一种艺术"！

康威生命游戏是1970年由英国数学家John Horton Conway发明的细胞自动机，被称为"零玩家游戏"——一旦开始，你就只能作为上帝般的旁观者了！这个微型宇宙有一套残酷而有趣的生存法则：

孤独致死法则：活细胞周围朋友少于两个，就会孤独而死（就像没人点赞的社交媒体账号）
舒适生存法则：有两到三个邻居的活细胞能愉快地活到下一代（社交圈刚刚好）
拥挤窒息法则：超过三个邻居的活细胞会因太热闹而死亡（想象一下被粉丝团团围住的感觉）
神奇复活法则：死细胞周围正好有三个活细胞时，突然就活了！（三位好友的能量唤醒了沉睡的灵魂）

现在，我们要在FHE的魔法保护下运行这个小宇宙！整个过程像是一场精心策划的间谍行动：

（客户端）创建一个 $m \times n$ 大小的神秘网格，格子里的生命体要么活着(1)要么挂了(0)
（客户端）用LWE魔法加密整个宇宙，然后悄悄地把这个"看不懂的密码包"传送到服务器
（服务器）在完全看不懂内容的情况下，对这个加密宇宙进行演化，就像蒙着眼睛做手术！
（客户端）解密后查看结果，确认服务器没有搞砸这个小宇宙的命运

你的终极任务：给这个龟速FHE系统[^2]装上火箭推进器！由于FHE计算比普通计算慢几个数量级（真的很夸张），你需要施展你的代码魔法和_编译_奇技淫巧，让这个系统能在我们有生之年跑起来！

(^2)：系统包括客户端、服务器代码和FHE库，你可以理解为"整个魔法工具箱"。

🛠️ 你的战斗装备

⚠️ 特工备忘录：需要使用nightly版本的实验性武器？想要修改标准战场环境？请立即向总部报告！所有环境变更会通过官方加密频道（群聊）广播。记得提交你的定制环境Dockerfile，否则我们会用标准装备运行你的代码（可能会错过你精心设计的性能秘技）。

完整军备手册请阅读：https://sustcsc25.benx.dev/setup/00-overview.html

装备出现故障？别急，随时联系我们的后勤支援小组！我们有专业的技术人员待命。

📜 游戏规则与挑战场地

除了神圣不可侵犯的评测代码外，所有代码都必须用Rust编写！你可以从crates.io的百宝箱中寻找任何宝藏（库）来助你一臂之力。评测代码main.rs是裁判，不能动它一根汗毛，但其他代码？尽情发挥你的创造力吧！

我们将在南科大超级计算平台的电子角斗场测试你的代码：

一台装备了Intel Xeon Silver 4314 (2.40GHz * 20核 * 2插槽)的超级战士
（或者）一台更强悍的Intel Xeon Platinum 8175M (2.5 GHz * 24核 * 2插槽)霸王战机
没有GPU等外挂装备（纯CPU的硬核挑战！）

⚙️ 秘密武器锻造台

你的代码会在这些神秘的咒语下被锻造：

opt-level = 1（基础优化魔法）
-C target-cpu=native（这是神器核心，不可更改）

你觉得调整编译参数能让武器更锋利？大胆尝试吧，未来的编译魔法师！✨

想尝试nightly版本的黑魔法？没问题，但记得在卷轴（README或报告）中写清楚，否则我们可能无法正确释放你的魔法！

🚫 禁忌咒语

警告：unsafe代码就像黑魔法，威力强大但容易反噬！请谨慎使用～

绝对禁止的行为：

移除FHE加密/解密（这相当于在比赛中作弊）
使用命令行外部工具召唤援军（但允许通过FFI结盟）
- 这样做可能会在我们的领域中施法失败
- 记得更新你的法术书Cargo.toml和配方说明

你可以尝试的高级魔法：

插入内联汇编代码（相当于古老的符文魔法），但要确保目标CPU能理解这些符文

🏆 挑战关卡与奖励积分（86%）

关卡	m (宽)	n (高)	演化步数	时间挑战(s)	奖励点数
0	3	3	1	7.0	2
1	5	5	1	10.0	3
2	5	5	2	15.0	5
3	7	7	2	21.0	7
4	7	7	4	39.0	9
5	8	10	4	70.0	11
6	10	12	4	96.0	13
7	15	15	4	128.0	17
8	17	17	5	196.0	19
				终极大奖	86

每个关卡都是一场与时间赛跑的冒险！系统会给你一个 $m \times n$ 大小的生命网格和指定的演化步数。只有当你的算法在时间限制内完成任务，并且verify函数高兴地返回true时，你才能获得该关卡的宝贵积分！（想象一下计时器滴答作响的紧张感...）

📝 冒险日志要求（14%）

每位勇者需提交一份冒险日志（学术界称之为"报告"），可用中文或英文书写，必须是PDF格式（可通过 $L A T E X$ 、markdown、Typst或其他神奇工具炼成）。这份日志应记载：

你的奇思妙想：算法改良、CPU硬件压榨、性能黑魔法等
你的战斗分析：代码剖析图、火焰图等性能图表（让人一目了然的那种）

别忘了像学者一样列出你的灵感来源！无论是古籍（学术论文）、百科全书还是旅行者笔记（博客）。

日志将接受三位贤者的评判：

💡 创新大师（5分）：评判你的奇思妙想
- 照抄别人的咒语（未引用）→ 0分（这是盗窃魔法的行为！）
- 改良现有魔法 → 1-4分（根据改良程度评分）
- 创造全新魔法（那种让其他法师目瞪口呆的）→ 5分（你将被载入魔法史册！）
🎯 表达宗师（5分）：评判你讲故事的能力
- 胡言乱语，前后矛盾 → 0分（连你自己都不知道你在说什么）
- 内容丰富但晦涩难懂 → 1-4分（像读天书一样需要破译）
- 清晰明了又全面 → 5分（就像听一个好故事！）
🎨 视觉大师（4分）：评判你的图表艺术
- 纯文字墙，毫无视觉元素 → 0分（读者表示眼睛好累）
- 有图表但主要是复制粘贴或设计粗糙 → 1-3分（至少有点彩色...）
- 自制精美图表，直观展示复杂概念 → 4分（简直可以办画展了！）

⚔️ 终极挑战: 粉碎LWE（50%额外积分！）

🚨 极密情报: 想获得传说中的Rustacean勋章？完成这个任务是必经之路！警告：这可能是你面对过的最棘手的谜题之一～

听好了，铁锈战士们！接下来的任务只为真正的密码学勇者准备。是时候用你的Rust神技来撼动密码学界的基石——LWE问题！

你的终极使命，如果你选择接受的话：用Rust实现一个能够破解LWE难题的超级解码器。

两条路摆在面前：调教现有的解码器让它跑得更快，或者从零打造一个前所未有的解码神器。无论选择哪条路，我们都将用速度和准确度来衡量你的成就。

关卡	维度(n)	方程数(m)	模数(q)	误差率(α)	宝藏积分
0	10	100	97	0.005	2
1	20	400	193	0.005	3
2	30	900	389	0.005	5
3	40	1500	769	0.005	7
4	45	1700	12289	0.005	9
5	50	2500	1543	0.005	11
6	55	3600	6151	0.005	13
				终极奖励	50

每个解答的准确度通过这个神秘公式判定：

误差指数 = \sum_{i = 0}^{n - 1} | s_{i} - {\hat{s}}_{i} | = 0

（零误差才是真英雄！）

整个任务将在30分钟的倒计时中进行，像真正的电影黑客一样与时间赛跑！成功破解的额外积分将直接加入你的最终荣誉分数，让你在排行榜上独领风骚！

📮 提交你的冒险成果

将你的代码宝藏和探险日志通过以下方式提交：

打包成一个神秘宝箱（tar、gzip、zip或7z格式）
或者分享你的公开宝库链接（fork的仓库）

你的宝藏地图应该类似这样：

/sustcsc25-rs-<你的冒险小队ID>
├── Cargo.lock
├── Cargo.toml    # 魔法配置文件 *
├── Dockerfile    # 可选，用于构建你的专属魔法环境 *
├── src           # 你的咒语宝库
│   ├── bonus     # 终极挑战的代码
│   │   ├── Cargo.toml
│   │   └── *.rs
│   ├── client.rs # 客户端魔法 *
│   ├── server.rs # 服务器魔法 *
│   └── main.rs   # 神圣不可侵犯的评判之眼（我们会忽略你的版本）
└── README.md     # 你的冒险指南（如何运行你的代码）

* 这些卷轴可以自由修改

🧙‍♂️ 秘传法术提示

想要获得强力优化法术？查阅古老卷轴：https://sustcsc25.benx.dev/lwe/01-hints.html

Rust速成魔法学院入门：https://sustcsc25.benx.dev/rustup/00-first-look.html

📚 远古典籍与魔法书

tfhe-rs - 全同态加密的现代魔法书
CPU上的Rust数值计算 - 性能魔法师的秘传配方
达姆施塔特密码学学院的LWE挑战 - LWE大师的试炼场
Rust中的LLL实现 - 格基规约的奥秘
LWE攻击方法 - 破解LWE的终极宝典

致谢

本文由Claude生成，如有雷同纯属巧合。

🦀 SUSTCSC 2025 - Rust高性能计算大冒险！ ​

🔐 密码学冒险：量子怪兽来袭！ ​

🎮 FHE版生命游戏：加密世界中的微型宇宙！ ​

🛠️ 你的战斗装备 ​

📜 游戏规则与挑战场地 ​

⚙️ 秘密武器锻造台 ​

🚫 禁忌咒语 ​

🏆 挑战关卡与奖励积分（86%） ​

📝 冒险日志要求（14%） ​

⚔️ 终极挑战: 粉碎LWE（50%额外积分！） ​

📮 提交你的冒险成果 ​

🧙‍♂️ 秘传法术提示 ​

📚 远古典籍与魔法书 ​

致谢 ​