TAC:Sin7y團隊解讀：Miden的stark證明系統_BlackPoker

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。

BitMEX將于今日銷毀購207,288枚BMEX:金色財經報道，加密貨幣交易所BitMEX宣布，已完成完成了第7個月的BMEX代幣銷毀。6月份以平均0.39美元的價格回購207,288枚BMEX（約合8.08萬美元），并于今天被銷毀，環比增長14%。[2023/6/30 22:09:56]

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。

方舟基金增持約1780萬美元Coinbase股票:金色財經報道，Cathie Wood旗下Ark Invest通過兩只基金增持近1800萬美元Coinbase股票。

此前消息，因美國證券交易委員會就 Coinbase 質押服務 Coinbase Earn 和 Coinbase Wallet 向其發出警告（Wells 通知）后，Coinbase 股價周四遭受重創，收盤時下跌超過 14%（The Block）[2023/3/24 13:23:49]

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。

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。

dYdX：平臺所有以USDC支付的頭寸、抵押品和資金都將以美元計價:3月11日消息，去中心化衍生品交易平臺 dYdX 在社交媒體上發文表示，鑒于最近圍繞硅谷銀行發生的事件，dYdX 決定將繼續以 USDC 的實際美元價格來運行，不假設 USDC = USD。

dYdX 對此解釋稱，與任何地方持有的 USDC 一樣，如果發生 USDC 貶值，所有以 USDC 支付的頭寸、抵押品和資金都會以美元計價。交易商不會因 USDC-USD 價格變化而被清算。資金支付將繼續正常運作，交易者以 USDC 的實際價值進行支付。[2023/3/11 12:56:02]

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。

條件指令

Choose

Constrain:

ENS DAO正在投票以選出三個工作小組的管理員:金色財經報道，ENS DAO目前正在投票以選出明年將領導meta治理、ENS生態系統和公共產品三個工作組的管理員。meta治理工作組負責監督DAO治理事務；ENS生態系統工作組側重于支持與項目相關的用戶和組織；公共產品工作組專門資助ENS和更廣泛的web3生態系統中的項目。（The Block）[2022/12/13 21:40:11]

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:

美監管部門正施壓富國銀行，要求其接受超10億美元罰款:11月5日消息，據財聯社消息，富國銀行正受到來自美國消費者金融保護局（CFPB）的壓力，要求其支付超過10億美元罰款，以了結一系列客戶濫用調查。

若最終達成，將打破該機構罰款的歷史紀錄，而上一個紀錄的創造者也是富國銀行。知情人士透露，該監管機構在機密會談中提出了這個要求，反映了對富國銀行的極為不滿。過去6年，該行已多次因過去的客戶濫用問題被罰。[2022/11/5 12:20:18]

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。

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。

微信公眾號：Sin7y

GitHub：Sin7y

Twitter：@Sin7y_Labs

Medium：Sin7y

Mirror：Sin7y

HackMD：Sin7y

HackerNoon：Sin7y

Email：contact@sin7y.org

來源：金色財經

Tags：STABITACKTACXSTARbitkeep蘋果版下載BlackPokerDentacoin

幣贏