Miden证明系统架构
miden是一个基于strark技术的zkvm实现方案。它的底层是基于winterfell这个zkp库来生成stark证明和对证明进行验证。下图1中虚线部分是Miden实现的主要功能。可以看出，主要有三个组件构成。
1.一套词法语法编译器,下图1中的lexicalanalyzer和syntaxparser。它们可以将miden定义的汇编指令编程成codeblock和block中包含的opcode和opvalue。
2.一套指令的执行器，下图1中的executor。它负责按照定义的规则执行codeblock和block中包含的opcode及opvalue。执行结果为用于生成证明的executiontrace。
3.一套符合stark证明要求的AIR(代数中间表示)，下图1中的AIR。用来对miden的虚拟机执行过程进行约束。
AIR结构设计图
AIR的约束分为stack和decoder两部分：
图2为stack的约束，初始化时分配了最上边深度为8的stack。在执行时根据程序需要，可能会超出初始化分配的深度，那么max_depth会根据需要递增。但是不能超过最大深度16。否则报错。
DAO注册服务提供商MIDAO完成100万美元融资:7月21日消息，DAO注册服务提供商MIDAO完成100万美元融资，The LegalTech Fund、FJ Labs以及天使投资人Coinbase前首席技术官Balaji Srinivasan等参投。该轮融资将增强MIDAO的核心产品，为Web3项目和DAO提供法律认可，并帮助确保贡献者的责任保护，扩大其由Web3律师和专业服务提供商组成的全球合作伙伴网络，并扩大MIDAO在全球的服务范围。
MIDAO是一个由超过300名经过审查的Web3律师组成的合作伙伴网络，其使命是使各行业的Web3组织能够访问法律和监管框架，为寻求法律认可的现有DAO提供服务。[2023/7/21 15:50:51]
图3为decoder的约束。其中的op_counter,op_sponge,cf_op_bits,ld_op_bits,hd_op_bits是固定列长度的。其中的op_sponge用于执行指令的顺序和正确性的约束。cf_op_bits约束3bit的flow_ops。ld_op_bits,hd_op_bits分别约束了user_ops的低5bits和高2bits。ld_op_bits和hd_op_bits组合构成一条执行的user_op,还用来作为stack每step状态约束的selector。
MidenVM执行过程实例
本节将展示一个简单的miden逻辑来说明vm的执行过程和stark的executiontrace的生成。
Lumida Wealth CEO：Gemini联合创始人并未指控DCG欺诈或希望由监管机构执行:金色财经报道，加密投资顾问公司Lumida Wealth首席执行官Ram Ahluwalia在社交媒体发文称，作为加密行业标志性企业的DCG即将落幕，因为如果Genesis在资不抵债的时候吸收存款将违反美国《合同法》，DCG可能会因为虚假陈述遭到起诉；如果Genesis申请破产，那么其持有的11亿美元本票就会被投资者要求立即赎回，这笔资金会像套索一样勒在DCG的脖子上。但需要注意的是，Gemini联合创始人卡梅伦·温克莱沃斯并未指控DCG欺诈，在此前发布的信函中用的术语是“混合资金”和“自我交易”，这些措辞是经过深思熟虑的，可能有律师协助，并希望由监管机构来发起对DCG的诉讼。[2023/1/7 10:59:54]
下边代码段1是要执行的代码段：
它执行的逻辑是将3和5压栈。之后从tape读取flag。判断flag是1还是0。如果是1则运行if.true分支将压栈的两个数3和5取出，相加得到8并重新压入栈。如果是0则运行else分支将压栈的两个数3和5取出相乘得到15，再将15重新压入栈。
代码段通过miden的词法和语法分析器解析后的最终指令代码如下代码段2:
a16z普通合伙人Chris Dixon登顶《福布斯》2022年全球最佳风险投资家“Midas List”榜首:4月13日消息，Andreessen Horowitz（a16z）普通合伙人Chris Dixon荣登《福布斯》（Forbes）2022年全球最佳风险投资家“Midas List”榜首。据福布斯4月12日报道，Dixon将3.5亿美元的加密基金I（Crypto Fund I）在2021年转化为60亿美元的已实现和未实现收益。据“了解该基金财务状况的消息人士”称，这相当于17.7倍的惊人收益。
相比之下，整个加密货币市场市值仅从2021年1月1日的7800亿美元增长到同年12月底的2.3万亿美元，增幅为200%。（Cointelegraph）[2022/4/13 14:21:39]
下边图4是vm运行代码段2的过程，中间是executor执行opcode的流程图，左边虚线指向的是代码执行产生的decodertrace，右边点划线指向的是代码执行产生的stacktrace。
其中executor是按照codeblock来一块一块执行。在本例子里，首先执行了一个spanblock。之后在第32步时执行if-else-end结构进入了swtichblock块，并将之前的spanblock的最后一步执行生成的spongehash压入ctx_stack，并在swtichblock块执行完之后，在第49步弹出到sponge里。
金属供应商Midwest Tungsten正计划接受加密货币:10月20日消息，金属供应商Midwest Tungsten正计划接受加密货币，该公司已成为日益壮大的钨立方加密货币爱好者社区进入钨市场的入口。上周，CoinDesk报道称，Midwest Tungsten的钨立方零售价格在一周内上涨了300%。当时，该公司表示正在考虑接受加密货币。现在，该公司表示将通过与比特币支付处理器OpenNode的合作伙伴关系来处理比特币。彭博社最近指出，钨（一种典型的立方体金属，主要特征为光滑的外观和密度）最近已经成为一种meme商品，加密交易员和其他市场参与者对钨的兴趣激增。CMS Holdings和Castle Island的Nic Carter都是最近加入钨潮流的加密行业相关方。（The Block）[2021/10/20 20:42:53]
Note：本文档描述针对miden工程的main分支最新版本。目前miden的next分支对于指令进行了大量重新设计，AIR也只实现了很少一部分的约束。
stack约束条件
本节将展示主要的User操作指令的约束条件。其中的old_stack_x指的是指令执行前的stack的x位置存储的value。new_stack_x指的是指令执行后的stack的x位置存储的value。-->是将栈左边位置的value拷贝到右边位置。==是等式约束。stack的约束相对比较简单，就不多做解释了。
条件指令
Choose
Constrain:
韩国交易所Komid两名管理者因涉嫌欺诈和挪用2500万美元被判监禁:韩国最高法院维持了在前两次审判中对加密交易所Komid两名管理者的判决。当地媒体Kakao周四报道称，这两人被指控在Komid平台上组织欺诈活动，挪用了约2500万美元。该交易所的首席执行官Choi Mo将被判处三年监禁，而涉案的第二名负责人Park Mo将被判处两年监禁。后者负责该交易所的财务运营。
2019年1月20日消息，Komid的两名高管因涉嫌在平台上进行欺诈性交易而被捕，该公司的首席执行官Choi被判3年徒刑，而另一名领导Park被判处2年徒刑。根据检察官报告，两名被告利用“机器人”在其平台上伪造了500万笔交易以投资者。（Decrypt）[2020/8/28]
如果condition为1，x在堆栈顶部，condition为0，y在堆栈顶部
算术指令
add
Constrain:
mul
Constrain:
inv
Constrain:
neg
Constrain:
bool指令
not
Constrain:
and
Constrain:
or
Constrain:
hash指令
RESCR
满足hash函数协议的限制函数hash
占用6registers
Constrain:
比较指令
eq
Constrain:
cmp
根据比较的两个数的bit长度循环比较。比如
A:
B:
需要比较4次
Constrain:
堆栈操作指令
dup.n
Constrain:
swap
Constrain:
ROLL4
Constrain:
decoder的约束条件
本节将展示主要的Flow操作指令的约束条件。
用户代码执行
op_bits
对于cf_op_bits，ld_op_bits，hd_op_bits的约束。
约束1:每bit只能为0或者1。
约束2:当op_counter不为0时，ld_ops和hd_ops不能同时为0。
约束3:当cf_op_bits为hacc时。op_counter状态会加1。
约束4:BEGIN,LOOP,BREAK,andWRAP指令需要16对齐
约束5:TENDandFEND指令需要16对齐
约束6:PUSH指令需要8对齐
hacc
hacc作为flowOps，每次执行该指令都会引起sponge的状态改变，需要进行约束
条件判断
t_end
作为if的true分支结束的约束，分为两部分：
约束1:sponge状态的约束，弹出栈顶的值等于new_sponge_0。if的true分支的最后一步执行后的sponge等于new_sponge_1。new_sponge_3等于0。
约束2:ctx_stack的约束。弹出栈顶的值等于new_sponge_0。栈内其他元素都往栈顶移动一个位置。
约束3:loop_stack的约束。loop_stack的状态不变。
f_end
作为if的false分支结束的约束，分为两部分：
约束1:sponge状态的约束，弹出栈顶的值等于new_sponge_0。if的true分支的最后一步执行后的sponge等于new_sponge_2。new_sponge_3等于0。
约束2:ctx_stack的约束。弹出栈顶的值等于new_sponge_0。栈内其他元素都往栈顶移动一个位置。
约束3:loop_stack的约束。loop_stack的状态不变。
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