MEMO:关于在ZKEVM中移除内存限制的一些想法-ODAILY

ZKEVM是一个具有可编程性,以ZK技术为基础的虚拟机,它可以为虚拟机执行的所有操作生成一个零知识证明,用来证明虚拟机执行操作的正确性。有关ZKEVM的几种实现方案介绍及优劣对比,可以参考V神的文章:ThedifferenttypesofZK-EVMs;如果你想了解更多的设计细节,你也可以阅读PSE的ZKEVM方案(native-level):privacy-scaling-explorations/zkevm-specsPolygon的ZKEVM设计(bytecode-level):PolygonzkEVMDocumentation;Sin7y的ZKEVM设计(language-level):OlaVM:AnEthereumcompatibleZKVM。\n\n无论是哪种方案,都需要用zk去约束VM的所有的行为,这些行为包括:

Tribe DAO第四次关于偿还受害者的社区投票已通过:9月22日消息,Tribe DAO第四次关于偿还受害者的社区投票已通过,决定偿还4月份黑客攻击中受害者被盗资金,最终用户的付款将以FEI形式支付,以换取受影响Fuse池中的cToken,对于受影响的DAO和智能合约,将以DAI直接支付,总付款金额约为1268万枚FEI和约2661万枚DAI。[2022/9/22 7:13:11]

?执行合约计算逻辑

?执行内存访问

?执行哈希计算

?执行世界状态更新

?...

众所周知,zk在计算压缩领域,具有极大的应用的前景;无论原始的计算多么复杂,其验证过程都十分高效,这是所有zk算法的基本技能。因此,对于VM执行过程中的计算部分,zk可以很好的发挥作用;而在VM执行的过程中,除了计算本身外,还存在一些内存访问操作,我们需要把一些数据提前放在内存里,然后在执行计算的时候取出来。

Anchor Protocol关于将bATOM添加为抵押品的22号提案已开启投票:3月31日消息,Anchor Protocol发起22号提案投票,计划将bATOM新增为抵押品,其中bATOM最大贷款与价值比率(LTV)设置为60%,投票截止时间4月5日23:26:08。

此前报道,bATOM主要通过将stkATOM(由pSTAKEFinance构建)封装入Terra生态系统,使得stkATOM持有者在保证ATOM质押奖励的同时,可通过在Anchor进行抵押获得流动性。[2022/3/31 14:28:34]

而由于大部分的VM都是读写内存,因此不得不约束这些内存访问操作的正确性;对于内存访问的约束本身并不复杂,但是由于内存访问的次数很高,所以导致多项式的阶数很高,使得内存相关的约束证明耗时比较可观。

奇虎360发布了一条关于比特币的广告:奇虎360发布了一条关于比特币的广告,声称其杀软件如果防不了黑客的敲诈就由360来赔付最高3BTC。[2021/5/6 21:29:14]

在ZK(E)VM的方案中,我们更应该把zk主要应用在对于计算本身的证明,对于EVM的其他行为,我们可以在VM层面去优化,以减少zk约束的规模。

Memory的设计

以EVM为例,EVM的内存是一块很简单的字节数组,可以存储32字节或者1字节的数据,也可以读取32字节的数据。

图片来源:ethereum_evm_illustrated,page51

MakerDAO正进行关于更新投票合约DsChief的投票:金色财经报道,据官方博客消息,MakerDAO正在进行关于其投票合约DsChief更新至1.2版本的投票。如果该建议通过,DsChief 1.2将通过确保锁定在投票合约中的MKR代币只能在随后的区块中解锁,来防止闪电贷被用于投票。换句话说,投票者将不再能够在同一区块中借入、锁定、投票、解锁以及还款MKR。DsChief 1.2将大大增加治理攻击的难度和成本,因为需要购买足够数量的MKR以影响投票,而不是以非常低的费用借入。此更新还将重启可立即冻结oracle并禁用清算功能的治理功能,以应对协议的其他潜在威胁。[2020/12/3 22:55:45]

在EVM中,和Memory相关的指令有:

?MLOAD(x):从地址x处加载32字节的数据到调用栈(stack)

AAX关于BCH硬分叉完成及BCHA分发:据官方公告,由于BCH已完成硬分叉升级,并分叉出新的代币。Bitcoin Cash Node(BCHN)方案获得较多用户的支持,因此,BCHN将继承BCH的命名、K线和相关交易对。BCH的充值、提现功能已开放。本次硬分叉的另一方Bitcoin Cash ABC(BCHA),其代币将以糖果的形式分发给BCH用户。AAX将根据分叉时用户的BCH持仓快照(香港时间2020年11月15日20:00),按照1BCH 分发1BCHA的比例进行分发。目前所有BCHA已分发完成,用户可以在钱包中查看。[2020/11/24 21:52:52]

?MSTORE(x,y):从地址x开始,写入32字节的y

?MSTORE8(x,y):从地址x开始,写入8字节的y(低位开始)\n有兴趣的读者可以在EVMPlayground上感受下,上述内存操作带来的内存和栈的变化。

Memory的约束

在OlaVM的5.3.5节,你可以看到关于Memory约束的设计原则(OlaVM内存相关的指令和EVM类似)。

在OlaVM中,RAM的所有操作组成一个独立的table,table里的内容由memory和storage两种类型组成。在这里,我们只关注对于memory的约束。\n内存的操作类型大体可以分为三类:

?Init操作

?write操作

?read操作

触发Init的场景有三种,分别是ctx的变换,type的变化,addr的变化;当任何一个场景触发时,需要约束,操作类型为w(write),v(value)为0。

当上述三种场景没有触发时,则需要根据当前的操作类型来约束;

?如果是w(write)操作,需要约束clk是递增的,写入的值v是对的。

?如果是r(read)操作,需要约束clk是递增的,读取的值和上次写入的值是相同的。

一些可能性提升

?对于Init操作,需要约束一个内存地址的初始化的值为0么?

我认为没有必要对初始化的操作进行约束;实际上,对于任何地址,你可以约束它的第一次访问必须是write操作,而不是read操作;而如果是write-once内存模型,这个限制将天然存在,因此,如果虚拟机的内存模型改为write-once模型,将减少对内存的访问约束。

?对于read操作,能否避免对应的约束,即避免校验读取的值和上次写入的值一致?

由于VM本身定义的memory类型的读写内存,无法保证,VM在读取这个内存地址的值之前,这个地址的值没有被修改,因此需要增加一个相等性校验,如下图所示:

由此可以看出,产生这个约束的核心原因,内存模型是读写内存,地址的值存在被改写的可能,因此,如果尝试使用只读内存,那么就不需要在memory的约束去实现上述的一致性约束。

注意:这可能会增加虚拟机的实现难度,因为这是一个不常用的内存模型;并且,我们应该不会首先在这个虚拟机上面去定义一个高级DSL,因为这个语言对Dapp开发者会有些不友好,需要在编译器层面去消除,使得这些不友好,对开发者不可见。\n\n所以,如果采用上述内存模型,内存模块的约束,将只剩下针对write操作的约束,即使用copyconstraints来保证写入的值是对的即可。无须约束:

?读取的值等于写入的值,因为内存只能被写一次

?读的clk大于写的clk,因为只能先写再读

?内存的初始化值为0

参考

ethereum_evm_illustrated,page51

关于我们

Sin7y成立于2021年,由顶尖的区块链开发者组成。我们既是项目孵化器也是区块链技术研究团队,探索EVM、Layer2、跨链、隐私计算、自主支付解决方案等最重要和最前沿的技术。

微信公众号:Sin7Y

GitHub|Twitter|Telegram|Medium|Mirror|HackMD|HackerNoon

郑重声明: 本文版权归原作者所有, 转载文章仅为传播更多信息之目的, 如作者信息标记有误, 请第一时间联系我们修改或删除, 多谢。

金星链

酷币交易所TRX:波场TRON主网上线4周年-ODAILY

重磅!波场主网上线4周年! 2018年5月31日,波场主网正式上线。经过4年的发展,波场生态愈发蓬勃,当前已涵盖DeFi、NFT、Web3、元宇宙、GameFi、稳定币等诸多领域.

[0:109ms0-0:923ms