為什么說“小表模式”zkEVM更為高效_FOX:LOOK

原文作者：FoxTechCEO康水躍，FoxTechCTO林彥熹

智能合約。之所以說以太坊是圖靈完備，是因為開發者可以使用?Solidity?語言創建運行于?EVM?上的應用程序，一切可計算的問題都能計算。但僅是圖靈完備還不夠，人們還試圖將?EVM?封裝在?ZK?證明系統里，但問題是封裝時會產生大量冗余。Fox?所發明的“小表模式”zkEVM，在保證原生的?Solidity?以太坊開發者能無縫遷移至?zkEVM?的同時，還將大幅削減封裝?EVM?到?ZK?證明系統時產生的冗余成本。

EVM?自?2015?年問世以來正在經歷一場史詩級的?ZK?改造。這場大改造主要有兩個方向。

第一個方向就是所謂的?zkVM?賽道，該賽道項目致力于將?Application?的性能提升到最優，而與以太坊虛擬機的兼容性并不是首要考慮的問題。這里有兩個子方向，其一是做自己的?DSL(DomainSpecificLanguage)，比如StarkWare正致力于推廣?Cairo?語言，推廣難度并不小。其二是目標兼容現有的比較成熟的語言，比如?RISCZero?致力于讓?zkVM?兼容?C/Rust。該賽道的難點在于因為引入了指令集?ISA,導致最終輸出的約束更復雜

Axie Infinity計劃今年在加密領域采取“更加積極”的策略:金色財經報道，Axie Infinity計劃在2023年對玩家賺取的加密代幣采取“更加積極”的策略，這表明在經歷了艱難的一年之后，P2E模式將繼續存在。

Axie Infinity越南開發商Sky Mavis Inc.聯合創始人Aleksander Leonard Larsen周五在巴黎的一個小組會議上說：“我們需要更多代幣，我們需要更多瘋狂的東西來進行實驗。”

盡管如此，據Larsen稱，蘋果公司限制視頻游戲中NFT的舉動使加密開發者更難與傳統工作室競爭。

他的言論似乎標志著Sky Mavis方法的改變，該公司去年4月推出了新版Axie Infinity，并表示將轉向“play-and-earn”，而不是“play-to-earn”，因為人們擔心這款游戲的經濟學原理是剝削性的。（彭博社）[2023/2/26 12:30:21]

第二個方向就是所謂的?zkEVM?賽道，該賽道項目致力于?EVMBytecode?的兼容，即?Bytecode?級別及其以上的?EVM?代碼都通過?ZkEVM?產生對應的零知識證明，這樣以來原生的?Solidity?以太坊開發者會可以無成本遷移至?zkEVM。該賽道選手主要有PolygonzkEVM、Scroll、Taiko?和?Fox。該賽道的難點在于兼容?EVM?這樣一個并不適合封裝在?ZK?證明系統時產生的冗余成本。Fox?經歷長時間的思考與論證，終于找到了從根本上消減第一代?zkEVM?巨大冗余的那把鑰匙：“小表模式”zkEVM。

Jump Crypto收回Wormhole被盜的12萬枚ETH:金色財經報道，跨鏈橋Wormhole去年因黑客攻擊被盜的12萬枚ETH已在三天前被Jump Crypto收回。Jump Crypto與Oasis合作，攻擊了可升級的Oasis合同，從Wormhole黑客的金庫中獲得被盜資金，將抵押品和債務從攻擊者的金庫中轉移到自身金庫。Oasis稱收到英格蘭和威爾士高等法院的命令，追回與2022年2月2日Wormhole漏洞相關錢包地址的資產。這是根據法院命令的要求，使用多簽名和法院授權的第三方進行的。按照法院命令的要求，這些資產立即被轉移到由授權第三方控制的錢包上。

去年2月，Wormhole遭到攻擊，約有12萬枚ETH被盜，當時價值3.25億美元。隨后Jump Crypto宣布為Wormhole投入12萬枚ETH，以彌補被盜損失。[2023/2/25 12:28:52]

數據和證明電路是?zkEVM?生成證明的兩大核心要素。一方面，在?zkEVM?中，證明者需要所有交易涉及的數據以證明交易帶來的狀態轉移是正確的，而?EVM?中的數據量大且結構復雜。因此，如何整理和組織證明所需的數據便是構建一個高效的?zkEVM?需要仔細考慮的問題。另一方面，怎么通過一系列的電路約束高效地證明計算執行的有效性與正確性，則是保證?zkEVM?安全性的基礎。

SBF：目前流動性資產負債80億美元，半/非流動性資產賬面價值為90億美元:11月16日消息，SBF發文粗略估計目前的情況：擁有流動性資產為-80億美元；半流動性資產為55億美元；非流動性資產為35億美元。SBF表示，或許現在90億美元半/非流動性資產（按市值計價，10億美元凈值）不值90億美元。但這些資產在一個月前值180億美元（100億美元凈值）。[2022/11/16 13:12:00]

我們首先談第二個問題，因為這是所有設計?zkEVM?的團隊都需要考慮的問題，這個問題的本質其實就是“我們到底要證明什么？”而目前大家對這個問題的思路都是相似的，由于一個交易可能是多種多樣的，直接按順序證明每一步的操作帶來的狀態改變都是正確的顯得不現實，因此我們需要分類證明。

圖?1:大表、小表兩代zkEVM?解決方案

例如，我們將每次?stack?中元素的變化都放在一塊，專門編寫一個?stack?電路證明，為單純的算術操作專門編寫一套的算術電路等等。如此一來，每個電路需要考慮的情況就變得相對簡單。這些不同功能的電路在不同?zkEVM?中有不同的名字，有人直接稱其為電路，也有人稱其為狀態機，但是這個思想的本質都是一樣的。

交易員完全定價歐洲央行10月份將再次加息75個基點:9月26日消息，與歐洲央行會議日期掛鉤的掉期合約顯示，貨幣市場現在預計歐洲央行加息75個基點的可能性為100%。如此加息規模將促使關鍵利率——存款機制利率翻倍至1.5%，為2008年以來最高水平。“很難在10月份的會議上反對加息75個基點，”花旗利率策略師Antoine Gaveau在報告中寫道。該行經濟學家預計9月份歐元區整體通脹率將從8月份的9.1%上升至9.8%。(金十)[2022/9/26 22:31:03]

為了更清楚的解釋這么做的意義，我們舉一個例子，假設現在要證明加法操作：

假設原先的?stack?是

則如果不分類拆分的話，我們需要設法證明進行完上述操作后?stack?變為

而如果進行了分類拆分的話我們只需要分別證明以下幾件事：

stack?電路：

C?1?：證明pop?出?2?和?4?后變為

Celsius稱將在適當的時間共享信息:6月14日消息，加密借貸平臺Celsius發推稱，目前正在盡快工作，并將在適當的時間共享信息。以社區利益出發仍然是首要任務。[2022/6/14 4:26:34]

C?2?：證明push(?6)后變為

算術電路：

C?3?：a=?2,?b=?4,?c=?6?，證明?ab=c

值得注意的是，證明的復雜程度和電路需要考慮的各種情況的數量有關系，如果不分類拆分的話，電路需要覆蓋的可能性將會非常巨大。

圖?2:第一代?zkEVM?采用的大表模式

而一旦分類拆分了，每一個部分的情況將會變得相對單純，從而證明的難度也會顯著減小。

但是分類拆分也會帶來其他問題，那便是不同類別電路的數據一致性問題，例如在上面的例子里，我們實際上還需要證明以下兩件事：

C?4?：”C?1?中?pop?出來的數”=“C?3?中的?a?和?b”

C?5?：“C?2?中?push?的數”=“C?3?中的?c”

為了解決這個問題，我們回到了第一個問題，即我們要如何組織交易涉及的數據，下面我們接著探討這個議題：

一個直觀的方法是這樣的：通過?trace，我們可以拆解出所有交易涉及的每個步驟，知道其涉及的數據，并通過向節點發送請求以獲得不在?trace?中的那部分數據，隨后，我們將其如下排列成一個大表格?T：

“第一步操作”“第一步操作涉及的數據”

“第二步操作”“第二步操作涉及的數據”

…“第?n?步操作”“第?n?步操作涉及的數據”

如此一來，在上面的例子中，我們就會有一行記錄著

“第?k?步：加法”“a=?2,b=?4,c=?6?”

而上面的?C?4?便可以被如下證明：

C?4(a)：C?1pop出的數和大表?T?中的第?k?步一致

C?4(a)：C?3的?a?和?b?和大表?T?中的第?k?步一致

C?5?也是類似的。這個操作被稱為?lookup。lookup?的具體算法我們不在本文中詳細介紹，但是可以想象，lookup?操作的復雜度與大表?T?的大小密切相關。因此，現在我們回到第一個問題：如何組織證明會用到的數據呢？

圖?3:Fox?所發明的“小表模式”zkEVM

我們考慮如下一系列的表格構造：

表格?Ta：

“類型?a?的第一個操作”“類型?a?的第一個操作涉及的數據”

“類型?a?的第二個操作”“類型?a?的第二個操作涉及的數據”

…“類型?a?的第?m?個操作”“類型?a?的第?m?個操作涉及的數據”

表格?Tb：

“類型?b?的第一個操作”“類型?b?的第一個操作涉及的數據”

“類型?b?的第二個操作”“類型?b?的第二個操作涉及的數據”

…“類型?b?的第?m?個操作”“類型?b?的第?n?個操作涉及的數據”

…如此構造多個小表，這么做的好處是當我們可以根據需要的數據所涉及的操作的類型，直接在對應的小表中進行?lookup，如此一來，便能很大程度的提高效率。

一個簡單的例子是如果我們要證明?a~h?這?8?個字母都存在中，我們需要對大小為?8?的表進行?8?次的?lookup，但是如果我們把表分為和的話，我們只需要對這兩個大小為?4?的表分別進行?4?次?lookup?就可以了！

在?FOX?這個?layer?2?的?zkEVM?中便使用了這種小表的設計以提升效率，為了保證在各種情況下都能完備的證明，對于具體的小表拆分方式需要仔細的設計，而提升效率的關鍵則在于對表的內容的分類與其大小的平衡。盡管將完整的?zkEVM?在這個框架中實現需要龐大的工作量，我們預期這樣的?zkEVM?將會在性能方面有突破性的進步。

結論

Fox?所發明的“小表模式”zkEVM，在保證原生的?Solidity?以太坊開發者能無成本遷移至?zkEVM?的同時，大幅削減封裝?EVM?到?ZK?證明系統時產生的冗余成本。這是?zkEVM?結構的一次重大變革，將對以太坊擴容方案產生深遠影響。

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