STA:Miden的stark證明系統-ODAILY_trace幣有價值嗎

Miden證明系統架構

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。

Cardano正在推出新的隱私區塊鏈Midnight和dust代幣:金色財經報道，Cardano背后的公司IOG正在發布一個名為Midnight的新的以隱私為中心的區塊鏈和一個名為dust的代幣。IOG首席執行官Charles Hoskinson周五在蘇格蘭愛丁堡大學舉行的活動表示，Midnight以零知識證明技術為基礎，是目前圍繞Cardano部署的眾多側鏈之一，并將通過提供零知識證明智能合約超越之前的隱私幣項目，該網絡將努力保護隱私，同時允許監管機構和審計員訪問。[2022/11/19 13:23:51]

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：

Midpoint 完成對 Blockchain World 的收購:金色財經報道，Midpoint宣布已完成對Blockchain World收購。BWL是一家專注于構建創新的、以消費者為中心的基于區塊鏈的產品的公司。BWL擁有高級域名Blockchain.eu（歐洲）、Blockchain.com.au（澳大利亞）和Hivello.com；所有這些都預計將在 2022 年推出。

作為交易的對價，Midpoint已向BWL的現有股東發行了10,000,000 股普通股。對價股份的轉售受到限制，解禁日為2022年9月14日。[2022/3/17 14:01:43]

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。

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。

土耳其投資應用程序 Midas 融資 1100 萬美元:金色財經報道， 土耳其零售投資初創公司Midas今天宣布已籌集 1100 萬美元的股權融資。籌款僅在其成立 8 個月后舉行，由 Spark Capital 和 Earlybird Digital East Fund 牽頭，Nigel Morris 和 Revo Capital 也參與其中。Midas 于 2021 年 4 月推出了一個龐大的候補名單，現已在該平臺上交易超過 1 億美元。在推出不到一年的時間里，Midas 現在在伊斯坦布爾擁有一支由 70 人組成的團隊。這些資金將用于推出加密貨幣產品，為銀行和新銀行的投資產品建設基礎設施，以及擴大用戶群。（finextra）[2022/2/8 9:36:49]

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。

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

Moritz Schmidt：希望BTC在未來被取締:據livebitcoinnews消息，德國軟件開發者莫里茨·施密特（Moritz Schmidt）最近表示，當他了解到比特幣在能源環境方面的破壞性時，使他充滿了恐懼和擔憂。盡管他從比特幣上賺了很多，但他現在越來越不在乎比特幣，并認為，實際上，將需要禁止比特幣。Moritz Schmidt說，我一直在等待合適的機會捐款。之前消息，他曾向倡導環保的德國綠黨捐款約120萬美元。[2021/5/2 21:17:19]

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:

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:

動態 | 區塊鏈醫療保健公司TimiDNA利用區塊鏈技術授予客戶基因數據所有權:據bitcoinist消息，區塊鏈醫療保健創業公司TimiDNA利用區塊鏈技術授予客戶對基因數據的所有權以保護其隱私，并將在數周內完成DNA測試。通過在區塊鏈上保護DNA數據，用戶將能夠完全擁有其遺傳代碼信息并決定訪問權。[2018/9/14]

mul

Constrain:

inv

Constrain:

neg

Constrain:

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。

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