Sin7y團隊解讀：關于在 ZKEVM 中移除內存限制的一些想法_MEM:SIMPSONSINU價格

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-specs?Polygon的ZKEVM設計(bytecode-level)：?PolygonzkEVMDocumentation；Sin7y的ZKEVM設計(language-level)：OlaVM:AnEthereumcompatibleZKVM。

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：

?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。

Winklevoss兄弟向Gemini提供1億美元貸款:金色財經報道，Gemini聯合創始人Winklevoss兄弟最近向Gemini提供了1億美元貸款，以在市場低迷時期支持該交易所的業務。據知情人士透露，在提供這筆貸款前，兩兄弟曾非正式地向外部投資者尋求融資，但未達成任何協議。

據此前消息，在去年FTX崩潰后，DCG旗下加密貸款機構Genesis暫停取款，導致Gemini Earn貸款產品客戶的資金被凍結。作為今年2月DCG與債權人達成的和解協議的一部分，Gemini表示將向Earn用戶提供高達1億美元現金。目前尚不清楚本次1億美元的貸款是否與向Earn用戶承諾的1億美元有關。[2023/4/11 13:55:38]

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。

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。

Global Mofy Metaverse Limited擬通過IPO融資600萬美元:金色財經報道，Global Mofy Metaverse Limited (GMM) 宣布將于下周通過首次公開募股 (IPO) 以每股4.50至5.50美元的價格發行1,200,000股股票并融資600萬美元，Global Mofy Metaverse Limited是一家從事元宇宙行業虛擬內容制作、數字營銷和數字資產開發的技術解決方案提供商，其客戶包括歐萊雅和百事可樂等知名企業，該公司還透露目前已經建立了一個擁有超過 7,000 個3D數字資產的強大數字資產銀行。（defenseworld）[2023/3/24 13:24:27]

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。

圖片來源：ethereum_evm_illustrated,page51

Bernstein報告：灰度比特幣信托將受到保護免受Genesis危機影響:金色財經報道，Bernstein在一份研究報告中表示， Genesis Global Capital停止提款的情況并不直接影響灰度比特幣信托（GBTC），即使 Genesis 無法為其借貸賬簿籌集流動性并申請破產，債權人也無法對 GBTC 資產提出索賠。

該報告稱，市場擔心灰度（Grayscale）可能“被考慮作為災難發生時的戰略選擇”，但分析師認為，即使在最不利的情況下，DCG也寧愿保留灰度而不是 Genesis 的業務。據 Bernstein 稱，灰度是 DCG 的“旗艦業務及其搖錢樹”，每年產生約3億美元的費用收入。分析師Gautam Chhugani和Manas Agrawal稱，GBTC 的信托結構保護其持有人，并在DCG或DCG Group實體內部避免出現故障。[2022/11/22 7:53:37]

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

21Shares在中東推出比特幣ETP:金色財經報道，加密貨幣投資產品公司21Shares已經在中東地區推出了實物比特幣交易所交易產品（ETP），該產品將在納斯達克迪拜上市。

此前消息，21Shares母公司以20億美元的估值籌集了2500萬美元。該公司現在提供超過46種產品，在七個不同國家的12個交易所上市。（CoinDesk）[2022/10/12 10:32:24]

???MSTORE8(x,y):從地址x開始，寫入8字節的y(低位開始)

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。

《時代》雜志已從NFT領域獲取超1000萬美元利潤:10月4日消息，《時代》雜志總裁Keith Grossman在Mainnet 2022大會期間接受采訪時透露，這家媒體公司已經從NFT領域獲得了超過1000萬美元的利潤。

Keith Grossman自稱是一個“喜歡科技的笨蛋”并于2021年9月引入NFT，此后發布了5個NFT集合還與說唱歌手Timbaland合作，他不僅將NFT視為一個商機，還認為meme與NFT之間存在許多相似之處，而《時代》雜志封面就是一個模擬meme。（Decrypt）[2022/10/4 18:39:20]

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。

一些可能性的提升

??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。

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

1.ThedifferenttypesofZK-EVMs:

https://vitalik.ca/general/2022/08/04/zkevm.html

2.privacy-scaling-explorations/zkevm-specs:

https://github.com/privacy-scaling-explorations/zkevm-specs

3.PolygonzkEVMDocumentation:

https://docs.hermez.io/zkEVM/Overview/Overview/

4.OlaVM:AnEthereumcompatibleZKVM:

https://olavm.org/whitepaper/OlaVM-07-25.pdf

5.EVM:

https://ethereum.github.io/yellowpaper/paper.pdf

6.ethereum_evm_illustrated,page51:

https://takenobu-hs.github.io/downloads/ethereum_evm_illustrated.pdf

7.EVMPlayground:

https://www.evm.codes/playground

8.OlaVM:

https://olavm.org/whitepaper/OlaVM-07-25.pdf

關于我們

Sin7y成立于2021年，由頂尖的區塊鏈開發者和密碼學工程師組成。我們既是項目孵化器也是區塊鏈技術研究團隊，探索EVM、Layer2、跨鏈、隱私計算、自主支付解決方案等最重要和最前沿的技術。

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來源：金色財經

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