簡介
Tinyram是一個簡單的RISC隨機存取機器,具有字節尋址的random-accessmemory和inputtapes。TinyRAM有兩個變體:一個遵循哈佛架構,一個遵循馮諾依曼架構(本文我們主要討論馮諾依曼架構)。
簡明計算完整性和隱私研究項目構建了證明TinyRAM程序正確執行的機制,而TinyRAM的設計是為了在這種情況下提高效率。它在“擁有足夠表達能力”和“足夠簡約”這兩個對立面之間取得平衡:
?當從高級編程語?編譯時,有足夠的表達能力來支持簡短高效的匯編代碼。
?小指令集,指令通過運算電路簡單驗證,利用SCIPR的算法和密碼機制實現高效驗證。
本文對于tinyram不再進行重復介紹,會對上一篇文章進行補充,然后重點是指令介紹和電路約束介紹。tinyram基礎介紹可以參考我們團隊上一篇文章:TinyRam介紹
Tinyram指令集
Tinyram總共有29個指令,每條指令都由一個操作碼和最多三個操作數組成。一個操作數可以是一個寄存器的名稱。除非特別說明,否則指令不會單獨修改flag。每條指令默認將pc增加i(i%2^W),對于vnTinyram來說i=2W/8。
一般來說,第一個操作數是指令計算的目標寄存器,其他的操作數指定指令需要的參數,最后,所有指令都需要機器的一個周期來執行。
位操作
整數操作
這些是各種無符號和有符號的整數操作。在每種情況下,如果發生算術溢出或錯誤,flag被設置為1,否則被設置為0。
shift操作
?shl指令shlrirjA將左移位ubit得到的W位string存儲在ri寄存器中。移位后的空白位置被填充為0。此外flag被設置為的最高有效位。
?shr指令shrrirjA將右移位ubit得到的W位string存儲在ri寄存器中。移位后的空白位置被填充為0。此外flag被設置為的最低有效位。
億萬富翁Carl Eric Martin:現在應立即購入BTC和ETH:8月14日消息,億萬富翁Carl Eric Martin發推表示,現在應該立即購入BTC和ETH。據悉,Carl此前曾發布推文表示,其所投資的價值200萬美元的LUNA已跌至僅價值7美元。[2022/8/14 12:24:44]
比較操作
比較操作中的指令每一個都不會修改任何寄存器;比較的結果存儲在flag中。
move操作
?mov指令movriA將存儲到ri寄存器中。
?cmov指令cmovriA如果flag=1,將存儲到ri寄存器中。否則ri寄存器的值不會改變。
Jump操作
這些jump和條件jump指令都不會修改寄存器和flag但是會修改pc。
?jmp指令jmpA將存儲到pc中。
?cjmp指令cjmpA在flag=1的條件下將存儲到pc中,否則pc自增1。
?cnjmp指令cnjmpA在flag=0的條件下將存儲到pc中,否則pc自增1。
Memory操作
這些是簡單的memoryload和store操作,其中memory的地址由立即數或寄存器的內容確定。這些是tinyram中唯一的尋址方式。。
輸入操作
該指令是唯一一個訪問兩個tapes中的任意一個的指令。第0個tape用于primary輸入,第1個tape用戶auxiliary輸入。
輸出操作
該指令表示程序已經完成了計算,因此不能再允許其他操作。
肯德基與Ting Museum合作發布“科學追光者”數字藝術藏品:1月28日消息,肯德基35周年特邀Al和區塊鏈藝術家宋婷領銜的Ting Museum一起聯合打造“科學追光者”數字藝術藏品。以Al科技將科學追光者們數年來追逐的真理結晶,提煉生成3500份獨一無二的數字藝術藏品,騰訊云“至信鏈”為藏品發行提供區塊鏈底層技術支持。1月25日12:00-1月29日23:59 ,每天限量抽取700份。[2022/1/28 9:19:40]
指令集約束
Tinyram采用R1CS約束形式進行電路約束,具體形式如下:
一個R1CS約束,可以有a,b,c三個linear_combination表示,一個R1CS系統中的所有變量的賦值,可以分為兩個部分:primaryinput和auxilaryinput。Primary就是我們經常說的“statement”。auxiliary就是“witness”。
一個R1CS約束系統包含多個R1CS約束。每個約束的向量長度是固定的。
Tinyram在libsnark的代碼實現中大量使用了一些定制gadgtes來表述vm的約束以及opcode執行和memory的約束。具體代碼在gadgetslib1/gadgets/cpu_checkers/tinyram文件夾下。
位操作約束
?and約束公式:
and的R1CS約束將參數1和參數2以及計算結果逐bit位進行乘法計算驗證,約束步驟如下:
1.計算過程約束,代碼如下:
2.結果編碼約束
3.計算結果非全0約束
聲音 | Weiss Ratings:現在是2015年以來購買比特幣的最好機會:Weiss Ratings首席加密分析師Juan Villaverde表示,比特幣在5月16日飆升至2019年的高點8,373美元。從歷史上看,牛市開始后的第一次回調是回到加密市場的最佳時期之一。2012年1月,在比特幣從幾個月前的兩個底部反彈到7美元之后,比特幣遭受了45%的修正,降至4美元左右,之后,比特幣首次進入四位數領域,到2013年12月達到近1,200美元的高位。2015年。比特幣達到了500美元的高位。但是,在11月初達到高點后的七天就回調了40%,降至300美元,但在2017年12月,當時比特幣創下近20,000美元的歷史新高。盡管目前無法確認歷史可能會重演,但比特幣的基本面得到了很大的改善,比如,比特幣的使用率接近歷史最高點、網絡費用處于2017年8月以來的最低水平、SegWit協議的采用和閃電網絡等。[2019/5/24]
4.flag約束
?or約束公式:
具體約束步驟如下:
1.計算過程約束,代碼如下:
2.結果編碼約束
3.計算結果非全0約束
4.flag約束
?xor約束公式:
具體約束步驟如下:
1.計算過程約束,代碼如下:
動態 | 德國金融監管局就PlatinCoin公司發出警告:據Finance Magnates消息,德國聯邦金融監管局(BaFin)上周五就Platin Genesis DMCC公司發布警告,稱該公司未能遵守其金融法規,其網站沒有顯示任何背景信息。據悉,Platin Genesis DMCC的業務是銷售數字貨幣相關產品,包括一個區塊鏈錢包,其代幣還在Coinmarketcap注冊。[2018/12/1]
步驟2,3,4同上
?not約束公式:
具體約束步驟如下:
步驟2,3,4同上
整數操作約束
?add:約束公式:
具體約束步驟如下:
1.計算過程約束,代碼如下:
2.解碼結果約束和boolean約束
3.編碼結果約束
?sub:約束公式:sub約束比add稍微復雜一些,采用了一個中間變量表示a-b的結果,同時為了保證結果計算表示為正整數和符號的形式,給結果加上了2^w。具體約束步驟如下:
1.計算過程約束
2.解碼結果約束和boolean約束
聲音 | Weiss Ratings:比特幣不適合金融體系:Weiss Ratings剛發推表示,即使擁有1/3的哈希能力也足以對BTC網絡造成嚴重破壞。僅這一點就使得BTC不適合金融體系。其他系統如XRP、Holochain、Hashgraph、Stellar甚至EOS都沒有這些問題。[2018/11/16]
3.符號位約束
?mull、umulh、smulh約束公式:
mull相關的約束都涉及以下幾個步驟
1.計算乘法約束
2.計算結果編碼約束
3.計算結果flag約束
?udiv、umod約束公式:
B為除數,q商,r為余數。余數與需要滿足不能超過除數的條件。具體約束代碼如下:
shift操作約束
?shl、shr約束公式
比較操作
比較操作中的指令每一個都不會修改任何寄存器;比較的結果存儲在flag中。比較指令包含cmpe、cmpa、cmpae、cmpg、cmpge。比較指令可以分為兩類,分別為有符號數的比較和無符號數比較,兩者約束過程核心都利用了libsnark中實現的comparison_gadget。
其他剩余過程跟有符號數比較約束相同
move操作約束
?mov約束公式:
mov的約束比較簡單,只需要確保將存儲到ri寄存器中,由于mov操作沒有修改flag,所以約束需要確保flag的值沒有產生變化。約束代碼如下:
?cmov約束公式:
cmov的約束條件比mov復雜一些,主要mov的行為跟flag值的變化有關系,同時cmov不會修改flag,所以約束需要確保flag的值沒有變化,cmov的代碼如下:
Jump操作約束
這些jump和條件jump指令都不會修改寄存器和flag但是會修改pc。
?jmp
Jmp操作約束pc值與指令執行結果一致,具體約束代碼如下:
?cjmp
cjmp根據flag條件進行跳轉,flag=1進行跳轉,否則pc自增1
約束公式如下:
約束代碼如下:
?cnjmp
cnjmp根據flag條件進行跳轉,flag=0進行跳轉,否則pc自增1
約束公式如下:
約束代碼如下:
Memory操作約束
這些是簡單的memoryload和store操作,其中memory的地址由立即數或寄存器的內容確定。這些是tinyram中唯一的尋址方式。。
?store.b和store.w
對于store.w取整個arg1val的值,對于store.b操作碼只會取arg1val的必要部分,約束代碼如下:
?load.b和load.w
這兩個指令我們要求從內存中加載的內容被存儲在instruction_results中,約束代碼如下:
輸入操作約束
?read
read操作跟tape有關,具體的約束規則是:
1.上一個tape中的內容被讀完,沒有內容可讀,不會讀取下一個tape。
2.上一個tape中的內容被讀完,沒有內容可讀,flag被設置為1
3.如果當前執行的指令是read,那么read讀取到的內容和tape輸入內容一致
4.從tape1以外的地方讀取內容,flag被設置為1
5.result為不為0,意味著flag為0
約束代碼:
輸出操作約束
該指令表示程序已經完成了計算,因此不能再允許其他操作
?answer
當程序的輸出值被接受,has_accepted會被設置為1,程序返回值能夠被正常接受意味著當前的指令為answner以及arg2value為0。
約束代碼如下:
其他
當然除了上述提到的一些指令相關的約束外,tinyram還有一些pc一致性、參數編解碼、內存檢查等各種約束。這些約束通過R1CS系統組合起來構成一個完成的tinyram約束系統。所以這也是R1CS形式的tinyram生成約束數量較多的根本原因。
這里引用一個tinyram介紹ppt的圖片,展示一個ERC20transfer用tinyram生成證明需要的時間消耗。
從上圖的例子可以得出結論:使用vnTinyram+zk-SNARKs驗證所有EVM操作是不可能的,只適合驗證少量的指令的計算驗證,可以使用vnTinyram驗證EVM的部分計算類型的opcode。
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