ZK-WASM 可以将更加能用的应用通过Layer2引入到区块链场景中。
目前区块链技术发展主要集中在两方面:
- 一是提升TPS, 主要采用optimistic rollup, zk rollup, zkstark,zkEVM等方式解决;
- 第二是WebAssembly (WASM), 由于大多数编译语言(.Net, AssemblyScript, C, C#, C++, Clean, COBOL, D, Eel, Elixir, F#, Faust, Forest, Forth, Go, Haskell, Java, JavaScript, Lisp, Lua, Ruby, Rust, Scheme, Swift, TypeScript) 可以编译成WASM,但并不支持EVM 字节码,采用WASM将可以支持广泛的应用,ZK-WASM也将更多通过Layer2有效扩展区块链的应用场景。
ZK-WASM即为ZKSNARK虚拟机,可以支持Web Assebmly应用。
Delphimus L2网络主要包含三部分:
- ZK-WASM: web assembly 虚拟机,用来模拟web assembly, 并生成ZKSNARK 证明,并将执行结果同步到layer 1 链上。
- ZK-Relayer: 将证明协议编译成WASM, 并创建一个消息通信层。
- ZK-WASM-SDK: ZK-WASM 开发 工具包虚拟机,支持能用的编程基础。
WASM 状态机
可以将WASM虚拟机的输入作为一个元组:, 其中 表示WASM 可执行的image, 表示代码image, 初始的内存为, 为进入点, 表示表示输入输出 固件。WASM 运行时首先基于 的初始状态,然后跳到入口 开始执行WAMS规范的字节码。
WASM 运行时内部维持的状态 为 , 其中 是当前的指令地址, 为calling frame
, 为内存状态, 为栈, 为全局变量。
WASM 运行时从 开始,通过一系统指令,每个指令 形成一个状态转移: .
有效的执行路径:对于WASM状态机: , 表示初始状态,, 对于一个有效的执行路径,是一系列转换函数 满足:
- 对应着在入口点 在的指令 ;
- 对于 , , 执行的指令为 。
- 若 为最终的状态,需要保证 .
其中 作为WASM运行时 输入的最终状态。
ZAWA架构电路
ZAWA是基于ZKSNARK的虚拟机,它的电路设计结构如下:
Step 1: Image setup WASM image 设置阶段,主要编码代码区域到查找表 中, 数据区域到查找表 中, 这两个表分别保证指令的有效性,以及初始内存数据的有效性;
Step 2: Execution Trace Generation 有效的的执行路径是一系列转称函数 , 保证每个 是执行是有效性的;
Step 3: Synthesis Circuits 当一个有效的执行路径生成后,可以直接填充主执行电路 , calling frame
查找表 , 内存访问日志表 , 全局访问日志表 , 栈访问日志表 ;
Step 4: Proof Generation : 当把所有的电路合成后,通过Halo2 生成ZKSNARK证明。
Demo 示例
例如可以采用 C
编写智能合约,
void require(int cond); // external host api describes a equal constraint.
unsigned long long wasm_input(int); // external host api for fetch user inputs.
char* string ="hello-world\0";
void zkmain() {
int sum = wasm_input(1); // 1 表示输入参数个数
for (int i=0; string[i]!='\0'; i++) {
sum -= 1;
};
require(sum == 0);
}
采用WASM编译器将其它编译成wasm image,然后根据它创建应用,输入参数 11
生成证明,然后可由部署在 Goerli
测试网上的验证者合约验证。
参考
https://github.com/DelphinusLab/zkWasm
https://github.com/DelphinusLab/halo2aggregator-s
https://jhc.sjtu.edu.cn/~hongfeifu/manuscriptb.pdf
https://delphinuslab.com/2023/01/29/delphinus-tutorial-1-create-your-first-zkwasm-application/