Sin7y團隊解讀：Miden的stark證明系統_STA

引言

miden是一個基于strark技術的zkvm實現方案。它的底層是基于winterfell這個zkp庫來生成stark證明和對證明進行驗證。下圖1中虛線部分是Miden實現的主要功能。可以看出，主要有三個組件構成。

1.一套詞法語法編譯器,下圖1中的lexicalanalyzer和syntaxparser。它們可以將miden定義的匯編指令編程成codeblock和block中包含的opcode和opvalue。

2.一套指令的執行器，下圖1中的executor。它負責按照定義的規則執行codeblock和block中包含的opcode及opvalue。執行結果為用于生成證明的executiontrace。

3.一套符合stark證明要求的AIR(代數中間表示)，下圖1中的AIR。用來對miden的虛擬機執行過程進行約束。

AIR結構設計圖

AIR的約束分為stack和decoder兩部分：

圖2為stack的約束，初始化時分配了最上邊深度為8的stack。在執行時根據程序需要，可能會超出初始化分配的深度，那么max_depth會根據需要遞增。但是不能超過最大深度16。否則報錯。

Abracadabra社區正對“對CRV cauldrons進行利率調整”修訂版提案進行投票:金色財經報道，Snapshot投票頁面顯示，算法穩定幣MIM發行方Abracadabra社區正對“利率進一步修訂”AIP #13.6提案進行投票，該提案系“對CRV cauldrons進行利率調整”AIP #13.5提案的修訂版本，旨在解決協議當前面臨較大的CRV風險敞口問題。此次投票將于8月6日結束。[2023/8/3 16:15:58]

圖3為decoder的約束。其中的op_counter,op_sponge,cf_op_bits,ld_op_bits,hd_op_bits是固定列長度的。其中的op_sponge用于執行指令的順序和正確性的約束。cf_op_bits約束3bit的flow_ops。ld_op_bits,hd_op_bits分別約束了user_ops的低5bits和高2bits。ld_op_bits和hd_op_bits組合構成一條執行的user_op,還用來作為stack每step狀態約束的selector。

MidenVM執行過程實例

本節將展示一個簡單的miden邏輯來說明vm的執行過程和stark的executiontrace的生成。

下邊代碼段1是要執行的代碼段：

它執行的邏輯是將3和5壓棧。之后從tape讀取flag。判斷flag是1還是0。如果是1則運行if.true分支將壓棧的兩個數3和5取出，相加得到8并重新壓入棧。如果是0則運行else分支將壓棧的兩個數3和5取出相乘得到15，再將15重新壓入棧。

Vyper貢獻者：有理由懷疑由國家支持的黑客參與Curve攻擊事件:7月31日消息，智能合約語言Vyper貢獻者@fubuloubu針對Curve黑客攻擊事件表示，找到該漏洞需要幾周到幾個月的時間，也許是由一個小團體或團隊進行的。我們可能很快就會找到更多信息，但考慮到投入的資源，我認為有理由懷疑國家支持的黑客可能參與其中。

目前只有兩個編譯器最佳，Vyper的代碼庫更小，更容易閱讀，對其歷史進行分析的更改也更少，這可能就是黑客從這里下手的原因，Solidity的代碼庫要更大一些。

其次，編譯器并沒有像大家想象的那樣受到審查或審計。大多數編譯器都會進行重大且頻繁的更改，這不利于審計。所有這些都指向最后一個問題：激勵問題，即，沒有人有動力去尋找編譯器中的關鍵漏洞，尤其是舊版本。

但這并不是Vyper或Curve的終結，我們必須團結起來解決這些類型的公共產品問題，就我個人而言，此前提出過一個提案，該提案將通過添加由用戶共同贊助的賞金計劃來幫助改進Vyper。[2023/7/31 16:09:00]

代碼段通過miden的詞法和語法分析器解析后的最終指令代碼如下代碼段2:

下邊圖4是vm運行代碼段2的過程，中間是executor執行opcode的流程圖，左邊虛線指向的是代碼執行產生的decodertrace，右邊點劃線指向的是代碼執行產生的stacktrace。

Ondo Finance將代幣化國債擴展至Polygon:7月13日消息，RWA平臺將代幣化國債擴展到Polygon，Ondo的OUSG代幣是最大的鏈上代幣化國債產品之一，已在以太坊上管理著1.34億美元的資產。

Ondo已在Polygon網絡發行OUSG，這是貝萊德短期美國政府債券交易所交易基金的代幣化版本。該公司還計劃將其即將推出的產生收益的穩定幣替代方案（一種名為OMMF的代幣化貨幣市場基金）以及Ondo開發的去中心化借貸市場Flux Finance（等待治理批準）引入Polygon。[2023/7/13 10:53:35]

其中executor是按照codeblock來一塊一塊執行。在本例子里，首先執行了一個spanblock。之后在第32步時執行if-else-end結構進入了swtichblock塊，并將之前的spanblock的最后一步執行生成的spongehash壓入ctx_stack，并在swtichblock塊執行完之后，在第49步彈出到sponge里。

Note：本文檔描述針對miden工程的main分支最新版本。目前miden的next分支對于指令進行了大量重新設計，AIR也只實現了很少一部分的約束。

stack約束條件

本節將展示主要的User操作指令的約束條件。其中的old_stack_x指的是指令執行前的stack的x位置存儲的value。new_stack_x指的是指令執行后的stack的x位置存儲的value。-->是將棧左邊位置的value拷貝到右邊位置。==是等式約束。stack的約束相對比較簡單，就不多做解釋了。

BNB Chain于測試網推出zkBNB NFT市場:金色財經報道，BNB Chain宣布于測試網推出zkBNB NFT市場，zkBNB是基于ZK-Rollup的Layer2解決方案。zkBNB NFT市場具有NFT系列創建、NFT交易、出價和創建市場等功能。[2023/3/29 13:31:50]

條件指令

Choose

Constrain:

如果condition為1，x在堆棧頂部，condition為0，y在堆棧頂部

算術指令

add

Constrain:

mul

Constrain:

inv

Constrain:

neg

Constrain:

調查：多家加密風投機構投資組合中至少有一半項目推遲發幣:金色財經報道，The Block 近日調查了 Spartan Group、Ascensive Assets 、White Star Capital 等多家加密風險投資公司，表示因監管問題和市場冷卻等不利因素，其投資的公司中至少有一半正在推遲代幣發行，且仍然沒有明確的發布日期。

例如，Spartan 通過其 1.1 億美元的 DeFi 基金支持的 108 個項目中，只有不到 40% 的項目在交易所上市。Spartan Labs 的執行合伙人 Kelvin Koh 表示，該基金投資于早期風險投資，即使是已經推出代幣的項目，也未實現投資回報。[2023/1/9 11:02:43]

bool指令

not

Constrain:

and

Constrain:

or

Constrain:

hash指令

RESCR

滿足hash函數協議的限制函數hash

占用6registers

Constrain:

比較指令

eq

Constrain:

cmp

根據比較的兩個數的bit長度循環比較。比如

A:

B:

需要比較4次

Constrain:

堆棧操作指令

dup.n

Constrain:

swap

Constrain:

ROLL4

Constrain:

decoder的約束條件

本節將展示主要的Flow操作指令的約束條件。

用戶代碼執行

op_bits

對于cf_op_bits，ld_op_bits，hd_op_bits的約束。

約束1:每bit只能為0或者1。

約束2:當op_counter不為0時，ld_ops和hd_ops不能同時為0。

約束3:當cf_op_bits為hacc時。op_counter狀態會加1。

約束4:BEGIN,LOOP,BREAK,andWRAP指令需要16對齊

約束5:TENDandFEND指令需要16對齊

約束6:PUSH指令需要8對齊

hacc

hacc作為flowOps，每次執行該指令都會引起sponge的狀態改變，需要進行約束

條件判斷

t_end

作為if的true分支結束的約束，分為兩部分：

約束1:sponge狀態的約束，彈出棧頂的值等于new_sponge_0。if的true分支的最后一步執行后的sponge等于new_sponge_1。new_sponge_3等于0。

約束2:ctx_stack的約束。彈出棧頂的值等于new_sponge_0。棧內其他元素都往棧頂移動一個位置。

約束3:loop_stack的約束。loop_stack的狀態不變。

f_end

作為if的false分支結束的約束，分為兩部分：

約束1:sponge狀態的約束，彈出棧頂的值等于new_sponge_0。if的true分支的最后一步執行后的sponge等于new_sponge_2。new_sponge_3等于0。

約束2:ctx_stack的約束。彈出棧頂的值等于new_sponge_0。棧內其他元素都往棧頂移動一個位置。

約束3:loop_stack的約束。loop_stack的狀態不變。

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