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core jump · Changes

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zkevm-docs/4-core/core-jump.markdown
View page @ 519f1e4a
......@@ -4,7 +4,7 @@
概述:无条件跳转,跳转到指定PC的位置,JUMP跳转的位置一定是JUMPDEST所在的位置(JUMPDEST:跳转目标标记位,JUMPDEST标记的位置可以使用JUMP进行跳转)
具体操作:从栈顶弹出一个值,作为要跳转的目标PC的值
具体操作:从栈顶弹出一个值,作为要跳转的目标PC的值。
trace示例:JUMP指令执行时,会从栈中获取一个值,该值即是要跳转的PC,而该PC一定指向的是JUMPDEST的位置
......@@ -21,6 +21,74 @@ JUMPDEST
STOP
```
在这个例子中,栈的情况和具体的执行流程如下:
```tex
Initial State:
PC = 0
Stack = []
Step 1:
PC = 0
Instruction = PUSH1 0xa
Stack = [0xa]
Description = 将 0xa 推入栈
Step 2:
PC = 2
Instruction = PUSH30 0x02030405060708090a0b0c0d0e0f101112131415161718191a1b1c1d1e1f
Stack = [0xa, 0x02030405060708090a0b0c0d0e0f101112131415161718191a1b1c1d1e1f]
Description = 将 30 字节的值推入栈
Step 3:
PC = 33
Instruction = ADD
Stack = [0x02030405060708090a0b0c0d0e0f101112131415161718191a1b1c1d1e29]
Description = 弹出两个值进行加法操作,并将结果推入栈
Step 4:
PC = 34
Instruction = PUSH1 0x25
Stack = [0x02030405060708090a0b0c0d0e0f101112131415161718191a1b1c1d1e29, 0x25]
Description = 将 0x25 推入栈
Step 5:
PC = 36
Instruction = JUMP
Stack = [0x02030405060708090a0b0c0d0e0f101112131415161718191a1b1c1d1e29]
Description = 跳转到栈顶值 0x25 对应的 PC,0x25对应10进制为37
Step 6:
PC = 37
Instruction = JUMPDEST
Stack = [0x02030405060708090a0b0c0d0e0f101112131415161718191a1b1c1d1e29]
Description = 标记一个有效跳转目标
Step 7:
PC = 38
Instruction = PUSH1 0x29
Stack = [0x02030405060708090a0b0c0d0e0f101112131415161718191a1b1c1d1e29, 0x29]
Description = 将 0x29 推入栈中
Step 8:
PC = 40
Instruction = JUMP
Stack = [0x02030405060708090a0b0c0d0e0f101112131415161718191a1b1c1d1e29]
Description = 跳转到栈顶值 0x29 对应的 PC,0x29对应十进制为41
Step 9:
PC = 41
Instruction = JUMPDEST
Stack = [0x02030405060708090a0b0c0d0e0f101112131415161718191a1b1c1d1e29]
Description = 标记另一个有效跳转目标
Step 10:
PC = 42
Instruction = STOP
Stack = [0x02030405060708090a0b0c0d0e0f101112131415161718191a1b1c1d1e29]
Description = 停止执行。
```
### Witness Core Row
Witness Core Row用于记录每个操作的中间状态,包括操作码(opcode)、程序计数器(PC)、代码地址(code_addr)和栈值(value_lo 和 value_hi)等。其中JUMP的core row中的表格设计如下:
......@@ -40,16 +108,57 @@ cnt=1, vers[24]~vers[31]的位置用来存放去向为bytecode的LookUp, 即校
### 门约束
门约束用于确保每一步操作符合预期,包括栈操作和跳转验证。以下是详细的门约束设计:
设计 EVM 的 `JUMP` 指令门约束时,主要确保程序的控制流合法且安全。`JUMP` 指令的作用是将程序计数器(PC)跳转到栈顶的某个地址,这个地址必须是一个有效的 `JUMPDEST` 指令。大致的设计流程如下:
1. **操作和要求**
- **操作**:从栈顶弹出一个值,作为目标 PC(程序计数器)值。
- **要求**:目标 PC 值必须是有效的 `JUMPDEST` 位置。
2. **定义输入和输出**
- **输入**:栈顶的一个值 `next_pc`。
- **输出**:程序计数器跳转到 `next_pc`。
3. **定义门约束**
- **合法性约束**:`next_pc` 必须是一个有效的 `JUMPDEST`。
- **跳转约束**:程序计数器必须正确地跳转到 `next_pc`。
**详细的门约束设计如下:**
**1. 当前的 OPCODE = JUMP**
确保当前指令是 `JUMP` 操作。
**2. Stack Value 约束**
- **字段**:tag、state_stamp、call_id、stack_pointer、is_write
- 约束:确保栈中的值符合 `JUMP` 指令的操作要求。
**3. Auxiliary 字段约束**
- **字段**:state_stamp、stack_pointer、log_stamp、read_only
- 约束:辅助字段需要保持一致性和正确性,以支持 `JUMP` 指令的执行。
**4. next_pc = stack_top_value_lo**
- **描述**:从栈顶获取的值作为要跳转的目标 PC 值。
- **范围**:`next_pc` 的范围在 `u64` 内,只取 `value_lo` 即可。
**5. stack_top_value_hi = 0**
- **约束**:对 `stack_top_value_hi` 进行约束,确保其为 `0`。
- **描述**:确保高位部分为 `0`。
**6. lookup_value 约束:lookup_pc = stack_top_value_lo**
- **查找表操作**:去向为 `bytecode table`,用来校验 `next_pc` 的合法性。
- **描述**:`lookup_pc` 一定也是 `stack_top_value_lo`。
**7. lookup_value 约束:lookup_bytecode_addr**
- **查找表操作**:`meta.query_advice(config.code_addr, Rotation::cur())`
- **描述**:`JUMP` 指令只用于当前合约内部的 PC 跳转,`next_pc_bytecode_addr` 必须与当前的 `code_addr` 一致。
**8. lookup_value 约束:lookup_not_code = 0**
1. 当前的OPCODE=JUMP
2. Stack Value约束(tag、state_stamp、 call_id、stack_pointer、is_write)
3. Auxiliary字段约束(state_stamp、stack_pointer、log_stamp、read_only)
4. next_pc=stack_top_value_lo (从栈顶获取的值作为要跳转的值,pc范围是在u64内的,只取value_lo即可)
5. stack_top_value_hi=0 (要对value_hi进行约束为0)
6. lookup_value约束:lookup_pc=stack_top_value_lo (查找表操作,去向为bytecode table, 用来校验next_pc的合法性, lookup_pc一定也是stack_top_value_lo)
7. lookup_value约束:lookup_bytecode_addr=`meta.query_advice(config.code_addr, Rotation::cur());` (JUMP指令只是用来当前合约内部的PC跳转,next_pc_bytecode_addr有一定和当前的code_addr是一致的)
8. lookup_value约束:lookup_not_code=0 (next_pc所指向的位置为JUMPDEST,是具体的指令,即是opcode,并不是push的byte)
- **描述**:`next_pc` 所指向的位置为 `JUMPDEST`,是具体的指令,即为 `opcode`,并不是 `push` 的字节。
可参考下面示例代码:
......
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