關于在ZKEVM中移除內存限制的一些想法-ODAILY_MEM

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：

DFINITY互聯網計算機關于提升容器內存的提案獲得通過:9月4日消息，DFINITY互聯網計算機社區關于提升智能合約容器（Canister）內存的提案現已獲得批準，該提案為提高可擴展性，建議為容器設計一個新的系統API，并將容器內存從4 GB 增加到300 GB。根據提案，若獲得通過，后續的提案將遵循所提出的設計思路，并且會有代碼更新。

DFINITY中的計算單位被稱為容器，包含程序和狀態，容器由位于數據中心的節點負責運行，被分配在不同的子網上，以此來實現互聯網計算機的擴容。[2021/9/4 23:00:03]

?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。

MakerDAO發起關于將ETH-A添加至債務上限即時訪問模塊的執行投票:金色財經報道，據官方博客消息，治理促進者和Maker Foundation智能合約團隊已將關于在債務上限即時訪問模塊（DC-IAM）中添加ETH-A的執行投票加入投票系統。[2021/1/30 14:23:19]

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。

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。

Bitget關于違規賬戶的進一步處理的嚴正聲明:據官方消息，Bitget風控部門于新加披時間2020年6月20日發布預警，有部分賬戶存在疑似洗錢的違規行為，平臺與有關部門積極開展協同調查，并對違規賬戶進行了凍結。平臺用戶資金、交易、提幣一切正常，未受到任何影響。但在調查取證過程中有部分賬戶拒絕協同調查，轉向抹黑平臺。對于此類惡意造謠和別有用心的不實言論，Bitget將進一步采取法律手段予以追究，堅決抵制一切違法違規行為。Bitget始終堅持為用戶打造健康、良性、安全的交易環境，竭盡所能保證用戶資產及交易安全。[2020/7/1]

圖片來源：ethereum_evm_illustrated,page51

聲音 | 伊朗海關總署：目前仍然沒有任何關于進口加密貨幣礦機的許可證頒發:據邁赫爾通訊社消息，伊朗海關總署（IRICA）副署長Jamal Arounaghi周日表示，目前仍然沒有任何關于進口加密貨幣礦機的許可證頒發。IRICA目前只確定和定義了加密貨幣挖礦設備的關稅額度。根據一些組織的要求，IRICA已經通知了用于加密貨幣的挖礦設備的稅率。 Jamal還表示，如果政府同意進口用于生產加密貨幣的設備，IRICA將執行法律指令。Jamal強調，伊朗工礦貿易部（Ministry of Industry, Mine and Trade）和央行（CBI）應該為向該國進口加密貨幣設備簽發批準函。 IRICA的代表補充表示，加密貨幣挖礦設備已被列入關稅編號No. 84719090，因此這條關稅編號與“計算機和中央處理器”有關。[2019/7/21]

在EVM中，和Memory相關的指令有：

幣安發布關于分叉幣與空投糖果的規則:幣安發布關于分叉幣與空投糖果的規則：1. 幣安默認將不再支持分叉幣與空投糖果等行為；2. 如果支持將至少提前7天發公告；3. 關于交易，分叉幣將通過幣安正常的上幣審核流程，只有通過時才會開放交易。[2018/4/10]

?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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