Feeding Program Source Code to ZK VMs

Posted 2022-08-03 mutourend

1. 引言

本文主要摘自Polygon Miden创始人Bobbin Threadbare在Compiler and Composability in ZKP 上的演讲内容。

2. 计算分类

计算主要分为2大类：

• 1）Circuit computations：为Signals propagating through a network of gates。即以门构成，计算通过门之间signal的传输来实现。
• 2）Machine computations：为Transition function applied to a computation state。为更自然的表达方式。本文重点关注machine computations。

3. 何为ZK VM（零知识虚拟机）？

常规虚拟机结构为：

零知识虚拟机结构为：

4. 如何将a program提供给虚拟机？

如何将a program提供给虚拟机？主要实现方式有：

• 1）通过public memory：虚拟机的public memory的初始化指令中包含了该program。
• 2）通过bootloading：将该program的哈希值提供给虚拟机，在虚拟机内，该哈希值可非确定性地inverted为一组指令。
• 3）通过codeword commitment：将program指令 编码为 codeword，在proof中额外包含该codeword的承诺值。
• 4）通过MAST root：由虚拟机计算Merkelized abstract syntax tree（MAST）的root值，具体计算方式为以结构化mapper的形式来对program指令进行哈希。

以上四种将a program 提供给虚拟机的方式 的优缺点对比为：

4.1 通过public memory将a program提供给虚拟机

4.2 通过bootloading将a program提供给虚拟机

4.3 通过codeword commitment将a program提供给虚拟机

4.4 通过MAST root将a program提供给虚拟机

4.4.1 何为MAST?

指令的Merkelized abstract syntax tree（MAST）的关键属性有：

• 可将所有programs reduce为一个哈希值（即MAST的root值）。
• 每个内部节点本身也是a smaller program的MAST。
• a program MAST的所有叶子均为linear programs（无control flow控制流）。

MAST示例为：

参考资料

[1] Compiler and Composability in ZKP