OLA:Sin7y团队解读：关于在 ZKEVM 中移除内存限制的一些想法_区块链域名还有市场前景吗

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

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：

?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。

Worldcoin代币持有者数量激增148%:金色财经报道，数据显示，7月25日，WLD代币持有者数量为164,195个钱包。而截止到8月5日，该数字已增加148%达到408,721个唯一地址。最大的地址占据了主导地位，占据了惊人的57.8604%的供应量，包含103,494,839个WLD代币，而前100位持有者总共拥有95.08%的所有权。自该代币在Optimism上推出以来，已发生1,912,129笔WLD转账。

Worldcoin最大的两个合约地址，牢牢掌握在Worldcoin项目方的控制之下，分别持有WLD供应量的57.86%和17.88%。第三大地址由币安保管，第四大地址由Wintermute公司维护。[2023/8/7 21:28:56]

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。

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。

Memory的设计

A股收盘：深证区块链50指数上涨0.67%:金色财经消息，A股收盘，上证指数报3284.16点，收盘上涨0.72%，深证成指报12113.61点，收盘上涨1.14%，深证区块链50指数报3176.11点，收盘上涨0.67%。区块链板块收盘上涨0.66%，数字货币板块收盘上涨0.82%。[2023/2/13 12:03:44]

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

Escape Velocity为其首支加密基金募资2500万美元:金色财经报道，加密货币风投机构Escape Velocity已为其首支加密基金募资2500万美元，在未来几周基金正式关闭之前，募资总额可能会达到3000万美元的上限。投资者包括Castle Island Ventures、a16z和Framework Ventures等知名风投机构的创始人以及Apollo Global Management的高级合伙人。

新基金寻求投资于早期项目，投资规模为25万美元到100万美元不等，资金将在三年内部署。大约三分之一的现金将用于后续投资。该基金已经进行了5笔投资，包括Xnet和Andrena。[2023/1/20 11:23:22]

???MSTORE8(x,y):从地址x开始，写入8字节的y(低位开始)

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)。

NEAR与风险投资基金GFS Ventures合作在越南推出Web3区域中心:金色财经报道，负责NEAR协议治理和发展的瑞士非营利组织NEAR基金会今天宣布与风险投资基金GFS Ventures合作在越南推出Web3区域中心，致力于该地区区块链创新、教育和人才发展，该中心将主要由GFSVentures领导。目前，NEAR Vietnam已经是东南亚地区规模最大的NEAR社区之一，NEAR Vietnam Telegram Group拥有超过14,000名成员，此外越南市场的NEAR活跃钱包数量已占到NEAR钱包总数的20%，现阶段NEAR区块链开发社区主要建立在几个地区的主要城市，包括河内、岘港和胡志明市。（ffnews）[2022/9/13 13:27:07]

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。

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。

NFT Worlds团队：正与《我的世界》团队沟通，并考虑备选方案:7月21日消息，针对“《我的世界》禁止在游戏中使用NFT或其他区块链技术”，NFT Worlds项目团队在其Discord频道发文回应称，目前正在与《我的世界》（Minecraft）团队相关人员进行沟通，了解禁令发布原因，并争取在Minecraft平台继续运营。

如果沟通不能取得预期效果，NFT Worlds也在考虑以下备选方案：

1. 将项目迁移至类似Minecraft的游戏引擎和游戏平台；

2. 转型为GameFi平台，为游戏开发者或游戏工作室提供技术服务。

此前消息，《我的世界》（Minecraft）更新其使用指南，宣布禁止Minecraft客户端和服务器应用程序集成区块链技术，也不得用于创建与任何游戏内容相关的NFT，包括世界、皮肤、角色物品或其他模组。[2022/7/21 2:27:59]

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。

一些可能性的提升

??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。

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

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

关于我们

Sin7y成立于2021年，由顶尖的区块链开发者和密码学工程师组成。我们既是项目孵化器也是区块链技术研究团队，探索EVM、Layer2、跨链、隐私计算、自主支付解决方案等最重要和最前沿的技术。

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来源：金色财经

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