区块链:关于在ZKEVM中移除内存限制的一些想法-ODAILY_lemo币发行量

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：

Paxos发布关于Silvergate Bank的声明：平台已内置银行冗余:金色财经报道，美元稳定币BUSD发行方Paxos在社交媒体发布关于Silvergate Bank的声明，其中表示Paxos几乎没有接触过Silvergate Bank。上周已停止了SEN连接和电汇到 Paxos的Silvergate账户，并继续处理外出提款。作为一家受监管的机构，Paxos 一直专注于保护客户的资金，平台内置了银行冗余（banking redundancy）。[2023/3/9 12:51:07]

?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。

韩国釜山市将与币安签署关于成立釜山数字资产交易所的合作协议:8月26日消息，据外媒报道，韩国釜山市宣布将与币安签署关于成立釜山数字资产交易所的商业协议，构建合作体制。根据协议，币安将为釜山数字资产交易所的建立提供技术和基础设施，釜山市将配合行政支持为币安进入韩国市场提供支持。报道称币安今年将在釜山设立韩国办事处。双方还计划在釜山开设与大学相关的区块链专业教育，并利用釜山区块链特区推动各种合作项目。

签约仪式将于今日在釜山市政厅举行，釜山市长朴亨埈和币安CEO赵长鹏将出席。（韩联社）[2022/8/26 12:49:24]

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。

关于Forte、BitDAO和Alameda等投入5亿美元构建GameFi 孵化器 Game7的提案获得通过:11月17日消息，此前关于Forte 提议与BitDAO、Alameda 等投入5 亿美元构建GameFi 孵化器 Game7的提案现已在SnapShot获得通过。

根据此前提案，Forte 将投入 1 亿美元，BitDAO 将投入 4 亿美元。此外，提议的所有权初始分配中，BitDAO 占据 69% 至 79%，Forte 占据 9% 至 19%，社区合作伙伴占据最多 20%，Mirana 和 Alameda Research 各占据 1%。Game7 将加速区块链技术在游戏行业的采用，投资区块链游戏公司，并提供赠款计划以发展开源生态系统。[2021/11/17 6:56:29]

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。

腾讯发布《关于违规采编发布财经类信息专项整治公告》，加大对虚拟货币交易等非法金融活动的打击力度:10月14日，腾讯发布新一期《关于清朗·商业网站平台和“自媒体”违规采编发布财经类信息专项整治的公告》。腾讯在公告中表示，公司积极响应国家网信办关于清朗·商业网站平台和“自媒体”违规采编发布财经类信息专项整治的工作部署，根据相关法律法规以及专项整治要求，聚焦8类问题，对违规发布财经新闻、歪曲解读经济政策、唱衰唱空金融市场、充当“黑嘴”博人眼球、造谣传谣、敲诈勒索等内容开展集中整治。10月7日至10月13日期间，共清理违规内容23124条，处置账号1463个。

在此轮查处过程中，腾讯提到，公司通过用户投诉和平台安全巡查，发现并处理了一批违规发布虚拟货币信息、鼓吹虚拟货币“挖矿”活动、歪曲解读国家政策的不良账号。

腾讯方面表示，将继续强化企业主体责任，加大对虚拟货币交易等非法金融活动的打击力度，针对虚拟货币交易等非法金融活动，一经发现核实，将对发布相关信息的账号进行从严处置，并及时向有关部门反映违法犯罪活动线索。同时，将持续清理违规财经信息，进一步规范网上财经信息传播秩序。（财联社）[2021/10/15 20:31:18]

Memory的设计

动态 | 国家互联网信息办公室发布关于《区块链信息服务管理规定（征求意见稿）》:2018年10月19日，国家互联网信息办公室向社会公开征求有关《区块链信息服务管理规定（征求意见稿）》的意见。 意见中提到，区块链信息服务提供者和使用者不得利用区块链信息服务制作、复制、发布、传播法律法规禁止的信息内容。区块链信息服务提供者应当记录区块链信息服务使用者发布内容和日志等信息，记录备份应当保存六个月，并在相关执法部门依法查询时予以提供。 区块链信息服务提供者应当配合有关部门依法进行监督检查，并提供必要的数据支持和技术协助，自觉接受社会监督，设置便捷的投诉举报入口，及时处理公众投诉举报，区块链信息服务提供者开发上线新产品、新应用、新功能的，应当按有关规定报国家和省、自治区、直辖市互联网信息办公室进行安全评估。 区块链信息服务提供者应当在提供服务之日起十个工作日内通过国家互联网信息办公室区块链信息服务备案管理系统填报《区块链信息服务备案登记表》，主要包括服务提供者、服务类别、服务形式、应用领域、服务器地址等信息，履行备案手续。国家互联网信息办公室根据实际情况对《备案登记表》进行调整，并按规定进行公示等内容。 根据中国政府法制信息网公开发布的信息，公众可以在2018年11月2日前登陆该网站进行意见反馈。[2018/10/19]

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

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)

?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

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