關于在ZKEVM中移除內存限制的一些想法-ODAILY_OKC

ZKEVM是一個具有可編程性，以ZK技術為基礎的虛擬機，它可以為虛擬機執行的所有操作生成一個零知識證明，用來證明虛擬機執行操作的正確性。有關ZKEVM的幾種實現方案介紹及優劣對比，可以參考V神的文章：ThedifferenttypesofZK-EVMs；如果你想了解更多的設計細節，你也可以閱讀PSE的ZKEVM方案(native-level)：privacy-scaling-explorations/zkevm-specsPolygon的ZKEVM設計(bytecode-level)：PolygonzkEVMDocumentation；Sin7y的ZKEVM設計(language-level)：OlaVM:AnEthereumcompatibleZKVM。\n\n無論是哪種方案，都需要用zk去約束VM的所有的行為，這些行為包括：

Lido關于V2版本升級的提案已開放投票:金色財經報道，Lido關于V2版本升級的提案已開放投票，V2版本升級將包括對以太坊提款的支持以及質押路由器。目前多家安全機構正在對代碼進行審計，若提案通過，Lido計劃于3月7日至31日期間在Goerli測試網上進行測試。V2版本在主網上的部署則取決于以太坊Shapella升級時間以及審計結束時間。[2023/3/1 12:36:59]

?執行合約計算邏輯

?執行內存訪問

?執行哈希計算

?執行世界狀態更新

?...

眾所周知，zk在計算壓縮領域，具有極大的應用的前景；無論原始的計算多么復雜，其驗證過程都十分高效，這是所有zk算法的基本技能。因此，對于VM執行過程中的計算部分，zk可以很好的發揮作用；而在VM執行的過程中，除了計算本身外，還存在一些內存訪問操作，我們需要把一些數據提前放在內存里，然后在執行計算的時候取出來。

rekt回應關于Fantom像是中心化賺錢計劃文章問題，刪除并致歉:3月11日消息，rekt 回應此前關于發布Fantom 像是中心化的賺錢計劃文章問題，并表示向所有讀者和受影響的協議道歉，同時刪除該文章。

rekt 此前發布文章表示，疑似由 Fantom 基金會控制的單一地址在過去 5 個月中總共發送了約 7.5 億個 FTM 被間接發送到 Binance 地址，同時用于激勵計劃的 6000 萬 FTM 并未由多簽地址管理，fUSD 也存在明顯風險，并進行了具體鏈上分析。基于這些發現，Fantom 看起來更像是一個中心化的賺錢計劃。這篇文章于發布后被多位 KOL 證實缺乏研究，多數陳述都可以被證偽。[2022/3/11 13:50:23]

而由于大部分的VM都是讀寫內存，因此不得不約束這些內存訪問操作的正確性；對于內存訪問的約束本身并不復雜，但是由于內存訪問的次數很高，所以導致多項式的階數很高，使得內存相關的約束證明耗時比較可觀。

以太坊開發者駁回摩根大通關于 DeFi 主導地位結束的警告:金色財經報道，摩根大通表示，分片的延遲可能會使以太坊未來難以與競爭對手的鏈競爭 DeFi 市場份額。以太坊開發人員和貢獻者表示，他們對安全性的關注為網絡提供了發展的堅實基礎。現在匯總是實時的，分片將降低它們的成本，但該技術有效并且現在已經被大規模降低風險，當你查看數據時，以太坊仍然是最常用的鏈。（decrypt）[2022/1/7 8:31:09]

在ZK(E)VM的方案中，我們更應該把zk主要應用在對于計算本身的證明，對于EVM的其他行為，我們可以在VM層面去優化，以減少zk約束的規模。

Memory的設計

以EVM為例，EVM的內存是一塊很簡單的字節數組，可以存儲32字節或者1字節的數據，也可以讀取32字節的數據。

動態 | 維權人士回應《關于OKCoin幣行辦公室遭遇身份不明人員圍堵攻擊的聲明》:據魔牛財經消息，數十投資人根據《關于OKCoin幣行辦公室遭遇身份不明人員圍堵攻擊的聲明》做出了幾點回應：

1、大部分的維權人士全部提供了OKCoin對接人要求維權人士登記的工單和登記表，沒有登記的是因為已經很久沒有人和他們主動對話和接待了；

2、OKCoin申明中提到的幕后操縱人“張某慶”確有此人，但無法確認他是否是其他人的幕后，起碼“張某慶”不是維權人士的幕后；

3、“下跪維權者李某棟”表示OKCoin是完全捏造的；

4、維權者圍堵徐明星最長的超過3個月了，并不是被人雇傭；

5、OKCoin既然說維權者沒有提供信息，但能準確凍結所有維權者的賬號，此說法矛盾；

6、維權者均是成年人，認賭服輸，但不接受操縱，請OKCoin主動公布辦公室的監控視頻，證明維權者打砸了OKCoin的財物，而事實就是，OKCoin再一次的栽贓陷害。正確的是，事后維權者之一的瘦小女士去醫院檢查，是頸椎嚴重錯位；

7、對于OKCoin員工被“維權者”強行推下樓梯一事，OKCoin可以去起訴或者質疑派出所解決不徹底，可以通過法律手段來解決；

8、此數十維權者無法代表所有維權人士，呼吁所有維權人士理性維權，用法律的手段維護自身的權益，但也絕不向非法期貨平臺屈服。絕不參與所謂綁架高管的這種過激行動。其他人的過激行為也和此數十維權者無關。

他們同時也表示知曉數字貨幣的風險，但是無法接受一個被操縱的數字貨幣市場、一個被操縱的期貨。[2018/10/14]

Upbit發布關于EOS失誤操作復原服務公告:韓國虛擬貨幣交易所Upbit官網公告稱，提供在EOS contract 地址失誤操作兌換復原服務。此前無法提供此服務因EOS是基于ERC20的代幣，但此次EOS登陸主網，將與EOS開發團隊協力提供此服務。[2018/6/18]

圖片來源：ethereum_evm_illustrated,page51

在EVM中，和Memory相關的指令有：

?MLOAD(x):從地址x處加載32字節的數據到調用棧(stack)

?MSTORE(x,y):從地址x開始，寫入32字節的y

?MSTORE8(x,y):從地址x開始，寫入8字節的y(低位開始)\n有興趣的讀者可以在EVMPlayground上感受下，上述內存操作帶來的內存和棧的變化。

Memory的約束

在OlaVM的5.3.5節，你可以看到關于Memory約束的設計原則(OlaVM內存相關的指令和EVM類似)。

在OlaVM中，RAM的所有操作組成一個獨立的table，table里的內容由memory和storage兩種類型組成。在這里，我們只關注對于memory的約束。\n內存的操作類型大體可以分為三類：

?Init操作

?write操作

?read操作

觸發Init的場景有三種，分別是ctx的變換，type的變化，addr的變化；當任何一個場景觸發時，需要約束，操作類型為w(write)，v(value)為0。

當上述三種場景沒有觸發時，則需要根據當前的操作類型來約束；

?如果是w(write)操作，需要約束clk是遞增的，寫入的值v是對的。

?如果是r(read)操作，需要約束clk是遞增的，讀取的值和上次寫入的值是相同的。

一些可能性提升

?對于Init操作，需要約束一個內存地址的初始化的值為0么？

我認為沒有必要對初始化的操作進行約束；實際上，對于任何地址，你可以約束它的第一次訪問必須是write操作，而不是read操作；而如果是write-once內存模型，這個限制將天然存在，因此，如果虛擬機的內存模型改為write-once模型，將減少對內存的訪問約束。

?對于read操作，能否避免對應的約束，即避免校驗讀取的值和上次寫入的值一致？

由于VM本身定義的memory類型的讀寫內存，無法保證，VM在讀取這個內存地址的值之前，這個地址的值沒有被修改，因此需要增加一個相等性校驗，如下圖所示：

由此可以看出，產生這個約束的核心原因，內存模型是讀寫內存，地址的值存在被改寫的可能，因此，如果嘗試使用只讀內存，那么就不需要在memory的約束去實現上述的一致性約束。

注意：這可能會增加虛擬機的實現難度，因為這是一個不常用的內存模型；并且，我們應該不會首先在這個虛擬機上面去定義一個高級DSL，因為這個語言對Dapp開發者會有些不友好，需要在編譯器層面去消除，使得這些不友好，對開發者不可見。\n\n所以，如果采用上述內存模型，內存模塊的約束，將只剩下針對write操作的約束，即使用copyconstraints來保證寫入的值是對的即可。無須約束：

?讀取的值等于寫入的值，因為內存只能被寫一次

?讀的clk大于寫的clk，因為只能先寫再讀

?內存的初始化值為0

參考

ethereum_evm_illustrated,page51

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