引言
miden是一个基于strark技术的zkvm实现方案。它的底层是基于winterfell这个zkp库来生成stark证明和对证明进行验证。下图1中虚线部分是Miden实现的主要功能。可以看出，主要有三个组件构成。
1.一套词法语法编译器,下图1中的lexicalanalyzer和syntaxparser。它们可以将miden定义的汇编指令编程成codeblock和block中包含的opcode和opvalue。
2.一套指令的执行器，下图1中的executor。它负责按照定义的规则执行codeblock和block中包含的opcode及opvalue。执行结果为用于生成证明的executiontrace。
3.一套符合stark证明要求的AIR(代数中间表示)，下图1中的AIR。用来对miden的虚拟机执行过程进行约束。
AIR结构设计图
AIR的约束分为stack和decoder两部分：
图2为stack的约束，初始化时分配了最上边深度为8的stack。在执行时根据程序需要，可能会超出初始化分配的深度，那么max_depth会根据需要递增。但是不能超过最大深度16。否则报错。
金融科技投资公司Raisin完成6000万欧元E轮融资:3月24日消息，德国金融科技投资公司 Raisin 宣布完成 6000 万欧元 E 轮融资，私募资产基金 Catalyst 参投。
Raisin 于 2022 年 9 月推出可管理的加密货币投资组合服务Raisin Crypto，帮助用户以一种低成本的方式投资加密货币，目前该组合中的加密资产包括比特币、以太坊、Cardano、Solana、Polkadot、Polygon 和 Avalanche。除了加密投资之外，Raisin 还提供 ETF、退休金融产品、以及私募股权投资业务。[2023/3/25 13:25:41]
图3为decoder的约束。其中的op_counter,op_sponge,cf_op_bits,ld_op_bits,hd_op_bits是固定列长度的。其中的op_sponge用于执行指令的顺序和正确性的约束。cf_op_bits约束3bit的flow_ops。ld_op_bits,hd_op_bits分别约束了user_ops的低5bits和高2bits。ld_op_bits和hd_op_bits组合构成一条执行的user_op,还用来作为stack每step状态约束的selector。
MidenVM执行过程实例
本节将展示一个简单的miden逻辑来说明vm的执行过程和stark的executiontrace的生成。
Beosin：Euler Finance攻击者转移约188万美元资金:3月17日消息，据区块链安全审计公司Beosin旗下Beosin EagleEye安全风险监控、预警与阻断平台监测显示，2023年3月16日，Euler Finance攻击者将1000个ETH和100个ETH分别转到0xc66dfa84bc1b93df194bd964a41282da65d73c9a(Euler Finance Exploiter 4)和0x098b716b8aaf21512996dc57eb0615e2383e2f96（Ronin Bridge Exploiter
）。
此前消息，2023年3月13日，DeFi借贷协议Euler Finance遭受攻击，损失近2亿美元。[2023/3/17 13:10:18]
下边代码段1是要执行的代码段：
它执行的逻辑是将3和5压栈。之后从tape读取flag。判断flag是1还是0。如果是1则运行if.true分支将压栈的两个数3和5取出，相加得到8并重新压入栈。如果是0则运行else分支将压栈的两个数3和5取出相乘得到15，再将15重新压入栈。
代码段通过miden的词法和语法分析器解析后的最终指令代码如下代码段2:
去中心化音乐平台Audius任命Shamal Ranasinghe为首席商务官:3月2日消息，去中心化音乐平台Audius任命Shamal Ranasinghe为首席商务官。Shamal Ranasinghe将监督公司与音乐行业的关系，在创新方面发挥主导作用，并开发报告、分析和其他工具，以帮助艺术家、唱片公司和权利人取得成功。
Ranasinghe多年来一直担任该公司的顾问，此前他曾担任Sirius XM/Pandora的高管，负责监督艺术家、唱片公司、权利人、经理和现场音乐合作伙伴的产品开发。 （TheBlock）[2023/3/2 12:39:11]
下边图4是vm运行代码段2的过程，中间是executor执行opcode的流程图，左边虚线指向的是代码执行产生的decodertrace，右边点划线指向的是代码执行产生的stacktrace。
其中executor是按照codeblock来一块一块执行。在本例子里，首先执行了一个spanblock。之后在第32步时执行if-else-end结构进入了swtichblock块，并将之前的spanblock的最后一步执行生成的spongehash压入ctx_stack，并在swtichblock块执行完之后，在第49步弹出到sponge里。
Note：本文档描述针对miden工程的main分支最新版本。目前miden的next分支对于指令进行了大量重新设计，AIR也只实现了很少一部分的约束。
Beosin：Ankr Staking遭遇私钥泄露，目前Wombat池子被掏空:12月2日消息，据区块链安全审计公司Beosin旗下Beosin EagleEye安全风险监控、预警与阻断平台监测显示，由于Ankr Staking: aBNBc Token项目遭受私钥泄露攻击，导致增发了大量的aBNBc，从而影响了pair（0x272c...880）中的WBNB和aBNBc的价格，而Wombat项目的WBNB和aBNBc兑换率约为1:1，导致存在套利空间。目前套利地址（0x20a..76f）共获利约200万美元，Beosin Trace将持续对被盗资金进行监控。[2022/12/2 21:17:42]
stack约束条件
本节将展示主要的User操作指令的约束条件。其中的old_stack_x指的是指令执行前的stack的x位置存储的value。new_stack_x指的是指令执行后的stack的x位置存储的value。-->是将栈左边位置的value拷贝到右边位置。==是等式约束。stack的约束相对比较简单，就不多做解释了。
条件指令
Choose
Constrain:
如果condition为1，x在堆栈顶部，condition为0，y在堆栈顶部
算术指令
add
Constrain:
动态 | Singularity Studio与人保金服达成合作 将开发基于区块链的金融技术解决方案:据Crypto Briefing消息，Singularity Studio已与中国人民保险集团旗下子公司人保金融服务有限公司（PICC Financial Services）签署了一份“战略合作备忘录”，双方签署的合作协议旨在开发人工智能和基于区块链的金融技术解决方案。[2019/8/18]
mul
Constrain:
inv
Constrain:
neg
Constrain:
bool指令
not
Constrain:
and
Constrain:
or
Constrain:
hash指令
RESCR
满足hash函数协议的限制函数hash
占用6registers
Constrain:
比较指令
eq
Constrain:
cmp
根据比较的两个数的bit长度循环比较。比如
A:
B:
需要比较4次
Constrain:
堆栈操作指令
dup.n
Constrain:
swap
Constrain:
ROLL4
Constrain:
decoder的约束条件
本节将展示主要的Flow操作指令的约束条件。
用户代码执行
op_bits
对于cf_op_bits，ld_op_bits，hd_op_bits的约束。
约束1:每bit只能为0或者1。
约束2:当op_counter不为0时，ld_ops和hd_ops不能同时为0。
约束3:当cf_op_bits为hacc时。op_counter状态会加1。
约束4:BEGIN,LOOP,BREAK,andWRAP指令需要16对齐
约束5:TENDandFEND指令需要16对齐
约束6:PUSH指令需要8对齐
hacc
hacc作为flowOps，每次执行该指令都会引起sponge的状态改变，需要进行约束
条件判断
t_end
作为if的true分支结束的约束，分为两部分：
约束1:sponge状态的约束，弹出栈顶的值等于new_sponge_0。if的true分支的最后一步执行后的sponge等于new_sponge_1。new_sponge_3等于0。
约束2:ctx_stack的约束。弹出栈顶的值等于new_sponge_0。栈内其他元素都往栈顶移动一个位置。
约束3:loop_stack的约束。loop_stack的状态不变。
f_end
作为if的false分支结束的约束，分为两部分：
约束1:sponge状态的约束，弹出栈顶的值等于new_sponge_0。if的true分支的最后一步执行后的sponge等于new_sponge_2。new_sponge_3等于0。
约束2:ctx_stack的约束。弹出栈顶的值等于new_sponge_0。栈内其他元素都往栈顶移动一个位置。
约束3:loop_stack的约束。loop_stack的状态不变。
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来源：金色财经
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