詳解OlaVM

Sin7y

特邀专栏作者

2022-12-19 10:50

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OlaVM當前進展和下一步規劃

TL;DR

一級標題

1. 我們正在努力構建第一個基於PE-VM 的ZKVM，通過ZK-friendly 的設計和ZK 算法的改進，使它具備更高的吞吐率；其技術特點如下：

a. 證明快：

i. ZK-friendly: 獲得更小的電路規模，以及精簡的底層約束單元；

ii. 更快的ZK 實現: 對plonky 2 的進一步優化改進；

b. 執行快：

採用並行執行的VM（在Parallel prove 技術背景下，證明生成時間越短，作用越明顯）。

c. 針對目前執行效率最快的ZK 算法，我們完成plonky 2 的電路設計及算法研究，你可以打開鏈接：https://github.com/Sin 7 Y/plonky 2/tree/main/plonky 2/ designs去了解plonky 2 更多的設計，下一步我們將對其進行優化改進，請持續關注。。。

一級標題

我們正在做什麼？

OlaVM 是首個把並行執行的VM 引入的二層的ZKVM，融合兩種方案的技術點，獲得更快的執行速度和更快的證明速度，從而在未來實現更高的系統吞吐率。

在現在的以太坊系統中，造成吞吐率慢的原因主要有兩個：1. 共識的過程：每個節點重複執行交易進行交易的有效性校驗；2. 交易的執行：交易的執行是單線程的。

盡可能快的生成證明

如何獲取高吞吐率？

二級標題

盡可能快的證明生成(目前最高優先級)

a. Prophet

想要加速證明的生成，其大體可以分為兩個部分：盡可能小的電路規模和盡可能快的算法執行；盡可能快的算法執行又可以分為：算法本身參數的提升（比如選擇更小的域）和外部執行環境的改善（比如採用硬件加速）。

b. Zk-friendly

1. 盡可能小的約束規模

是的，證明生成的消耗是和約束的整體規模n 強相關的，如果能大幅縮減整體的約束規模，則證明的生成的時間則會明顯減少。這就要求，在VM 的設計中，你需要使用盡可能多的設計以減少整體的約束規模。

Prophet 的意思為“預言家”，先“預言”再“校驗“，其主要目的是：針對一些複雜的計算，我們不需要用VM 的指令去實現這些複雜的計算（可能會消耗很多的指令，從而增大VM 的執行軌跡和最終的約束規模）；而是利用內置的Prophet 去完成計算，並且把結果發送給VM，然後VM 只是執行對於這個結果的合法性校驗。 Prophet 是一些具備特定計算功能的內置函數，比如除法計算，平方根計算，立方根計算等等，我們會根據實際場景，逐漸豐富Prophets 庫，使得對於大部分複雜計算場景，整體約束的縮減效果達到最大化。

由於Plonky 2 的驚人性能表現，我們暫時以Plonky 2 作為OlaVM 的ZK 後端。我們已經深入分析了Plonky 2 的Gate 設計，Gadget 設計和協議原理，並從中找到了一些優化方向，你可以關注我們的Github Repo: Plonky 2 designs 去了解更多相關的信息。