喵的证明：ZK-VM 工作原理

喵的证明：ZK-VM 如何工作

摘要

如果你想知道 ZK-VM 是如何工作的，下面我们用一张图来解释，并以“喵的证明”为例。对于更严肃的人，在第二部分中，我们将重新绘制这张图来证明 EVM 而不是喵。

第 1 节：献给那些热爱小猫咪的人

免责声明： 在此解释中，我们使用一些心理模型来提供“ZK-EVM 如何工作”背后的直觉。 事实上，还有更多的细节和细微之处，请查看 PSE 小组关于 ZK-EVM 的 系列 文章 文章，以便在更技术的上下文中探索它。

对于那些为“喵的证明”而来的人——让我们开始吧。

ZK-VM 代表零知识虚拟机。 它证明程序被正确执行。

• “程序”可以是任何程序。 在我们的例子中，“meow（喵）”是一个程序。 该程序通常用用户友好的语言编写，如 Solidity、Rust、Noir 等。

• 为了证明该程序，它应该被编译为字节码。

• 编译器将源代码（即，由开发人员编写）转换为字节码（即可供计算机读取）。

• 字节码看起来比高级语言更神秘：

然而，正如我们在上面看到的，字节码只是一组指令，用于向虚拟机解释该做什么。 例如，PUSH1 表示“将 1 字节的数据放入堆栈”，EXP 用于执行求幂，而 SUB 表示减法。 因此，字节码实际上是一组指令，告诉 VM 如何逐步执行程序：先执行这个，再执行这个，然后再执行这个，等等。

• 当字节码被编译后，它会在 VM 内部执行。 也就是说，VM 获取指令列表并逐个执行它们。 此执行的结果称为“执行轨迹”。

• 执行轨迹包含为程序的特定调用而执行的 操作码 (opcodes) 列表。

执行轨迹的例子：

• 证明者 (Prover) 取得执行轨迹并检查 字节码 (bytecode)（的某个指令集）是否被正确执行。 证明者是硬件和软件的组合。 要作为证明者工作，会得到一个约束列表和所需的数据来证明它们。

• ZK-VM 是一段软件，一个电路，被编译成一组约束。 证明输入包含程序输入和输出。 因此，证明者可以将这些特定的输入放入提供的约束中，并检查它们是否产生特定的输出。 电路的设计使得只有特定的输入集才能满足它。 如果证明者能够满足电路，那么就足以让验证者相信该证明是有效的。

• 验证者 (Verifier) 是一种验证证明的算法。 它可能是一个智能合约（例如，在 Taiko 中）或由任何人运行的一段软件。

第 2 节：献给严肃的人

对于那些对证明“喵 (meow)”不太感兴趣的人，同样的直觉也可以用来证明 EVM。 正如我们在本文开头所说，“ZK-VM 证明程序被正确执行。” “程序”可以是任何程序，包括节点运行的软件（例如，以太坊节点或 Taiko 节点）。

如果我们证明节点正确运行该软件，这意味着 EVM 也被正确执行。 这正是 ZK-Rollups 使用 ZK-EVM 以更简洁的方式证明区块有效，而不是重新执行所有交易的方式。

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