PRO:详解OlaVM-ODAILY

TL;DR

1.我们正在努力构建第一个基于PE-VM的ZKVM，通过ZK-friendly的设计和ZK算法的改进，使它具备更高的吞吐率；其技术特点如下：

a.证明快：

i.ZK-friendly:获得更小的电路规模，以及精简的底层约束单元；

ii.更快的ZK实现:对plonky2的进一步优化改进；

b.执行快：

采用并行执行的VM。

2.我们已经做的工作：

a.2022年7月份，发布了OlaVM的白皮书；

b.2022年11月份，完成指令集的设计和开发，并初步实现了OlaVM的虚拟机执行模块，你可以打开链接：https://github.com/Sin7Y/olavm去查看我们的代码，持续更新中！！！

c.针对目前执行效率最快的ZK算法，我们完成plonky2的电路设计及算法研究，你可以打开链接：https://github.com/Sin7Y/plonky2/tree/main/plonky2/designs去了解plonky2更多的设计，下一步我们将对其进行优化改进，请持续关注。。。

Curve社区提案拟将抵押WBTC和ETH借贷crvUSD的利率降低40%:7月6日消息，Curve社区提案投票，拟将抵押WBTC和ETH借贷crvUSD的利率降低40%。截至目前投票支持率为100%，投票将于40小时后结束。[2023/7/6 22:21:19]

我们正在做什么？

OlaVM是首个把并行执行的VM引入的二层的ZKVM，融合两种方案的技术点，获得更快的执行速度和更快的证明速度，从而在未来实现更高的系统吞吐率。

在现在的以太坊系统中，造成吞吐率慢的原因主要有两个：

1.共识的过程：每个节点重复执行交易进行交易的有效性校验；

2.交易的执行：交易的执行是单线程的。

为了解决问题第1点，且需要同时具备可编程性，许多项目进行了ZK(E)VM的研究，即交易在链下完成，链上只验证状态，但是想要真正提高系统吞吐率，则需要尽可能快的生成证明；为了解决问题第2点，Aptos,Solona,Sui等新公链引入了可以并行执行的VM来提高系统的吞吐率。

Bitfinex将于7月3日在Kava区块链上支持USDT存取款:6月30日消息，据官方公告，Bitfinex宣布客户将能够使用Kava传输层在Bitfinex平台上存入和提取USDT，此举旨在为Bitfinex客户提供更强的可访问性和管理USDT的灵活性。Bitfinex将于2023年7月3日在Kava区块链上支持USDT存取款，至此Bitfinex将其对USDT存取款的支持扩展到总共15个区块链。

此前6月21日消息，Tether宣布将在Kava网络上推出原生USDT。[2023/6/30 22:10:00]

尽管在现阶段，对于ZK(E)VM来讲，影响整个系统吞吐率瓶颈在于证明的生成；但是当采用Parallelprove去加快整个系统吞吐率时，区块生成的越快，则对应的证明生成开始的时间就越早。

如何获取高吞吐率？

尽可能快的证明生成(目前最高优先级)

想要加速证明的生成，其大体可以分为两个部分：尽可能小的电路规模和尽可能快的算法执行；尽可能快的算法执行又可以分为：算法本身参数的提升和外部执行环境的改善。

比特币全网未确认交易数量为129,907笔:金色财经报道，据BTC.com数据显示，目前比特币全网未确认交易数量为129,907笔，全网算力为333.71 EH/s，24小时交易速率为4.74交易/s，目前全网难度为48.71 T，预测下次难度下调1.99%至47.74 T，距离调整还剩7天9小时。[2023/4/28 14:31:49]

1.尽可能小的约束规模

是的，证明生成的消耗是和约束的整体规模n强相关的，如果能大幅缩减整体的约束规模，则证明的生成的时间则会明显减少。这就要求，在VM的设计中，你需要使用尽可能多的设计以减少整体的约束规模。

a.Prophet

Prophet的意思为“预言家”，先“预言”再“校验“，其主要目的是：针对一些复杂的计算，我们不需要用VM的指令去实现这些复杂的计算；而是利用内置的Prophet去完成计算，并且把结果发送给VM，然后VM只是执行对于这个结果的合法性校验。Prophet是一些具备特定计算功能的内置函数，比如除法计算，平方根计算，立方根计算等等，我们会根据实际场景，逐渐丰富Prophets库，使得对于大部分复杂计算场景，整体约束的缩减效果达到最大化。

Test in Prod推出Optimism上新客户端OP Erigon初始版本:金色财经报道，Test in Prod 推出 Optimism 上新客户端 OP Erigon，这是以太坊 Erigon 客户端软件的改编版本，OP Erigon 的初始版本可在 Optimistic Goerli 测试网上访问。[2023/4/22 14:19:24]

b.Zk-friendly

当计算是复杂计算时，Prophet可以帮助缩减VM执行的轨迹大小；但在此之前，我们更希望这个计算本身是Zk-friendly。因此，在设计中，我们会采用一些Zk-friendly的操作，比如常见的哈希算法，验签算法等；这些优化也经常存在于其他ZK(E)VM的方案里；但最终的关键就是，当你选择一个Zk-friendly的复杂计算时，如何用更小的约束去约束这个复杂的计算？

VM本身除了要执行计算逻辑之外，还会有一些其他的操作同样需要被证明，比如RAM操作。基于堆栈的VM，每次访问时，都要进行POP，PUSH的操作；而在验证层面，仍然需要去校验这个操作的有效性，这些操作会组成独立的Table，然后用约束去校验这些堆栈操作的有效性；而基于寄存器的VM，执行相同的逻辑，得到的执行轨迹更小，因此约束规模也更小。

韩华资产管理公司在今年上半年几乎解散其数字资产团队:7月20日消息，韩华资产管理公司在今年上半年几乎彻底解散了其数字资产团队。去年9月该公司将其数字战略团队转换为CPC企划团队后，从今年第二季度开始，CPC企划团队也将数字资产相关业务排除在外。韩国金融当局因投资者保护措施不充分为由，迟迟不愿批准数字资产相关产品，因此该公司数字资产相关商品的开发没能加快速度。

据悉，韩华资产管理的数字资产团队成立于2020年，是该国业内首家成立数字资产相关团队的资产管理公司，其一直在寻求将数字资产和区块链技术商业化的方法，并曾于去年尝试推出投资区块链相关公司的基金产品，但未能跨过金融当局的高门槛。（Newspim）[2022/7/20 2:25:43]

2.尽可能快的算法执行

由于Plonky2的惊人性能表现，我们暂时以Plonky2作为OlaVM的ZK后端。我们已经深入分析了Plonky2的Gate设计，Gadget设计和协议原理，并从中找到了一些优化方向，你可以关注我们的GithubRepo:Plonky2designs去了解更多相关的信息。

更快的交易执行(现阶段不是瓶颈)

在OlaVM的设计中，Prover是无许可的，任何人都可以接入；因此，当你有许多Prover资源时，你可以并行的去为这些区块生成证明，然后把这些证明聚合在一起，提交到链上验证。由于Prover是可以并行的，因此区块生成的越快，对应的证明就可以提前生成，这样最终链上验证的时间也会提前。

当证明生成需要很久的时候，比如几个小时，并行执行带来的提升并不是很明显；有两个场景可以提高这种并行带来的效果，一个是聚合的区块数量变大，达到量变引起质变；另外一个是证明时间大大缩短。当然两个提升效果叠加，会更好一些。

兼容性？

对于ZKVM来说，具备某种兼容性是为了方便初期的生态构建，毕竟在区块链行业发展至今，已经有许多成熟的应用部署在现有的系统上，以太坊上的生态更为丰富。因此，能实现对这些既有生态的兼容，使得这些项目可以无缝迁移，对项目初期生态的构建有很大的帮助。

当然，OlaVM的主要目标仍然是构建一个高吞吐的ZKVM，当我们的第一步做的不错时，我们会考虑去实现兼容性，特别是以太坊的兼容性，这也会在我们的路线图中。

AllTogether

集成上述所有模块，整个系统的数据流程图大概如下图所示：

ComingSoon

1.2022-12月初：

a.完成OlaVMDSL设计；

b.完成OlaVM预编译合约的设计和开发；

c.完成OlaVM指令约束和Context约束和预编译合约约束；

d.完成Plonky2的第一阶段优化。

参考

1.OlaVM:https://olavm.org/whitepaper/OlaVM-07-25.pdf

2.Plonkish:https://zcash.github.io/halo2/concepts/arithmetization.html

3.CairoVM:https://starknet.io/docs/how_cairo_works/cairo_intro.html#field-elements

4.Plonky2:https://github.com/Sin7Y/plonky2/blob/main/field/src/goldilocks_field.rs

5.Ingonyama:https://github.com/ingonyama-zk/cloud-ZK

6.Semisand:https://semisand.com/

7.Plonky2designs:https://github.com/Sin7Y/plonky2/tree/main/plonky2/designs

关于我们

Sin7y成立于2021年，由顶尖的区块链开发者组成。我们既是项目孵化器也是区块链技术研究团队，探索EVM、Layer2、跨链、隐私计算、自主支付解决方案等最重要和最前沿的技术。

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