geruiwang总体布局
本段介绍结构体CoreCircuitConfig的列及其含义。
单功能列 Single-purpose columns
下面是core子电路中最简单的部分，单功能的列：
/// transaction index, the index inside the block, repeated for rows in one execution state
pub tx_idx: Column<Advice>,
/// call id, unique for each call, repeated for rows in one execution state
pub call_id: Column<Advice>,
/// contract code address, repeated for rows in one execution state
pub code_addr: Column<Advice>,
/// program counter, repeated for rows in one execution state
pub pc: Column<Advice>,
/// the opcode, repeated for rows in one execution state
pub opcode: Column<Advice>,
/// row counter, decremented for rows in one execution state
pub cnt: Column<Advice>,- tx_idx指交易是区块的第几笔
- call_id是我们在处理执行轨迹的时候，遇到新的call，就给其分配一个唯一的id。注意不是每次增加1的
- code_addr是此时运行的合约代码的地址
- pc是此时程序计数器的位置
- opcode是此时程序计数器指向的指令
- 较为难理解的是列cnt，它是为了在执行一步占用多行的情况下设计的。在执行状态这一章会详细讲解。
core子电路中，行数的推进也意味着EVM程序执行轨迹的推进，如果某变化发生，那么下一行的这个列的值就会发生变化，也会有门约束约束这个变化。例如，下一步的pc要加2，那么witness的表中pc这列的值下一行就要加2，并且电路需要约束pc的差为2。
多功能列 Versatile columns
为了减少列的使用，缩减电路规模，我们设计了多功能的列。在不同的执行状态、不同的指令下，这些列起到不同的作用。除了上述单功能的列以外，其他我们需要的状态、变量等等，都使用多功能的列，可以达到重复利用列的效果。
目前设计有32个多功能的列，代码里呈现为
/// versatile columns that serve multiple purposes
pub vers: [Column<Advice>; NUM_VERS],其具体功能在执行状态一章会详细讲解。
执行状态 Execution State in Versatile
概念
执行状态是core子电路中每一步骤的种类，用以区分不同步骤的不同操作。EVM中的步骤的种类是指令（或opcode），而电路中的步骤的种类是执行状态。指令与执行状态基本成一一对应关系。有些相似指令，可以用同一种执行状态概括这些指令的操作。有些指令操作过于复杂，需要用连续的多个执行步骤进行处理。执行步骤的设计理念是使得代码尽量简单。
在代码里，使用enum来标识执行状态。执行状态的种类分为以下几种：
指令可对应的状态
这类状态目的就是处理EVM的指令的执行轨迹。包括但不限于：
pub enum ExecutionState {
......
STOP,
ADD,
MUL,
SUB,
EXP,
DIV_MOD,
ADDMOD,
MULMOD,
POP,
PUSH,
ISZERO,
AND_OR_XOR,
......
}我们可以注意到，这两个名称“DIV_MOD”，“AND_OR_XOR”由下划线分隔了，意味着他们可以处理多个功能、逻辑相近的指令（DIV和MOD，AND、OR和XOR）。以逻辑运算指令AND、OR和XOR为例，尽管它们运算不同，但是操作模式相似。因此为了减少重复代码，可以使用一个执行状态处理这三种指令。
zkEVM电路内部的状态
在zkEVM电路中为了处理一些非EVM指令的流程，需要使用一些内部状态。EVM中不存在此概念。包括但不限于：
pub enum ExecutionState {
......
END_PADDING, // it has to be the first state as it is the padding state
BEGIN_TX_1, // start a tx, part one
BEGIN_TX_2, // start a tx, part two
END_BLOCK,
END_TX,
BEGIN_BLOCK,
......
}EVM错误状态
对于EVM执行智能合约遇到错误的情况，例如out of gas，stack overflow等等，我们也需要处理。因此需要使用一些状态来表示遇到了EVM的错误。还未设计。
多行布局
一个执行状态，会使用连续的多行多功能列。例如，使用3行，即代码里变量NUM_ROWS=3，那么相当于使用了3*32=96个格子。
这个例子里，不直接使用1行96列的原因是我们想要减少列的使用。
对于一个执行状态的多行，我们对每个格子的使用方法做了统一设计，也设计了cnt列的使用方法。统一设计可以使得不同执行状态的开发变得相似，有利于减少重复代码。同时，还可以合并不同执行状态的约束（主要是查找表约束）。规定如下：
- 针对一个执行状态，开发时要确定其使用的行数，即代码里变量
NUM_ROWS，应为大于0的整数。 - 执行状态使用的行是连续
NUM_ROWS行，这些行里，cnt列的值从NUM_ROWS-1递减至0。下文用cnt=X表示cnt取值为X时的行 - cnt=0的行的使用方法是：32列的前半部分作为“动态选择器”，后半部分用于“辅助变量”。
- cnt=1的行的使用方法是，作为操作数及其属性的变量，同时起到可以作为来源进行去向是state子电路的查找表的作用。
- cnt=2及以上的行的使用方法是，作为除state以外的查找表的作用。暂未完成全部说明。
动态选择器 Dynamic Selector
电路的约束，包括门约束和查找表约束，需要在不同执行状态下开启。例如，都是3个操作数a b c的执行状态，加法ADD和乘法MUL的门约束，一个应是a+b-c=0，一个应是a*b-c=0。那么在ADD执行状态下，我们启用“a+b-c=0”，禁用“a*b-c=0”，MUL执行状态下相反。可以使用halo2的selector来启用、禁用约束，但是这种selector列是静态的，固定的，不像advice列一样是可以作为变量改变，而不改变电路的。因此，我们需要发明一种“动态选择器”，可以通过改变advice列的值来启用、禁用约束。
动态选择器在概念上，是有若干个变量（advice列的格子）作为输入，输出N个0、1表达式的电路的一种组成部分。N个输出是由若干输入进行某种运算得出的，可用于控制启用、禁用N种执行状态的约束。由此可见，N也是执行状态的数目。一种最简单的设计是输入使用的个数也是N个advice列，使用当前行（Rotation::cur()）取得N个变量，直接作为N个输出。我们采用了更复杂的方法，使得输入变量的数目减少为2sqrt(N)。具体方法不在这里赘述。
在代码上，我们的动态选择器是如下的结构体：DynamicSelectorConfig和DynamicSelectorChip。这两个结构体区别很小，只是一种代码习惯。结构体的成员就包括2sqrt(N)个advice列。结构体最重要的方法是获取第target个输出的方法：
pub fn selector(
&self,
meta: &mut VirtualCells<F>,
target: usize,
at: Rotation,
) -> Expression<F>在创建约束时，使用动态选择器作为启用、禁用的条件的示例如下，以ADD为例（示例代码，非开发代码）：
// suppose we have a,b,c
let exec_state = ExecutionState::ADD;
let condition = dynamic_selector.selector(meta, exec_state as usize, Rotation::cur());
return vec![condition*(a+b-c)]如上所述，我们的动态选择器的设计使用的变量，是来自2sqrt(N)个advice列的同一行的变量，因此，这些格子的布局可以在一行内装下，即cnt=0的行。只需保证2sqrt(N) < 32 即可。
辅助变量
辅助变量是一些表示当前EVM执行的进度或者状态的变量，我们使用cnt=0行里的一些特定位置的格子进行记录。例如，上文所述的动态选择器使用了32列中前20列，那么我们可以设计，辅助变量使用21至32列。辅助变量包括：
pub(crate) struct Auxiliary {
/// State stamp (counter) at the end of the execution state
pub(crate) state_stamp: Column<Advice>,
/// Stack pointer at the end of the execution state
pub(crate) stack_pointer: Column<Advice>,
/// Log stamp (counter) at the end of the execution state
pub(crate) log_stamp: Column<Advice>,
/// Gas left at the end of the execution state
pub(crate) gas_left: Column<Advice>,
/// Refund at the end of the execution state
pub(crate) refund: Column<Advice>,
/// Memory usage in chunk at the end of the execution state
pub(crate) memory_chunk: Column<Advice>,
/// Read only indicator (0/1) at the end of the execution state
pub(crate) read_only: Column<Advice>,
}如果动态选择器使用了前20列，state_stamp就是32列中的第21列，stack_pointer是第22列，以此类推。注意，尽管代码里用了列Column，实际上只在cnt=0的行，这些列才作为辅助变量使用。cnt!=0的行，用作其他用途。
每个执行状态会对于这些变量进行不同的变化，例如ADD会将state_stamp加3，stack_pointer减1。
注：Gas & Refund已有设计，没实现。等待从钉钉文档搬运过来。Memory chunk 和 readonly 暂无。
用于state的查找表格子
在cnt=1行，32个格子用于state的查找表，每个查找表用8个连续的格子，所以总共可以有4个查找表。不到4个，格子填充默认值0。
一个查找表操作在代码里用enum表示，state是enum其中一个。成员即是8个格子，代码里用Expression结构。
pub enum LookupEntry<F> {
......
/// Lookup to state table, which contains read/write of stack, memory, storage,
/// call context, call data, and return data
State {
/// Tag can be stack, memory, storage, call context, call data, and return data
tag: Expression<F>,
/// State stamp.
stamp: Expression<F>,
/// Value high 128 bits.
value_hi: Expression<F>,
/// Value low 128 bits.
value_lo: Expression<F>,
/// This item in storage means contract addr. In stack, memory, call context
/// it means call id.
call_id_contract_addr: Expression<F>,
/// Point high is used for storage and means the key's high 128 bits.
pointer_hi: Expression<F>,
/// Point lo is used for storage and means the key's low 128 bits.
/// It also means the pointer for stack, memory, call data, and return data.
/// It also means the tag for call context.
pointer_lo: Expression<F>,
/// A boolean value to specify if the access record is a read or write.
is_write: Expression<F>,
}
}要在代码里创建这种查找表操作，我们要用meta.query_xx将8列变为8个表达式Experssion，然后再创建这种enum。需要注意的是，代码的Rotation我们要用prev，即-1，因为我们设计的参照行是cnt=0行，cnt=1行是其上一行。
约束和分配数值
落实到代码：执行工具 Execution Gadget
/// Execution Gadget for the configure and witness generation of an execution state
pub(crate) trait ExecutionGadget<
F: Field,
const NUM_STATE_HI_COL: usize,
const NUM_STATE_LO_COL: usize,
>
{
fn name(&self) -> &'static str;
fn execution_state(&self) -> ExecutionState;
/// Number of rows this execution state will use in core circuit
fn num_row(&self) -> usize;
/// Number of rows before and after the actual witness that cannot be used, which decides that
/// the selector cannot be enabled
fn unusable_rows(&self) -> (usize, usize);
/// Get gate constraints for this execution state (without condition).
/// Rotation::cur() in the constraints means the row that column config.cnt is 0
fn get_constraints(
&self,
config: &ExecutionConfig<F, NUM_STATE_HI_COL, NUM_STATE_LO_COL>,
meta: &mut VirtualCells<F>,
) -> Vec<(String, Expression<F>)>;
/// Get lookups for this execution state, prepared for merging lookups among all states
/// Rotation::cur() in the lookups means the row that column config.cnt is 0
fn get_lookups(
&self,
config: &ExecutionConfig<F, NUM_STATE_HI_COL, NUM_STATE_LO_COL>,
meta: &mut ConstraintSystem<F>,
) -> Vec<(String, LookupEntry<F>)>;
fn gen_witness(&self, trace: &Trace, current_state: &mut CurrentState) -> Witness;
}- NUM_STATE_HI_COL+NUM_STATE_LO_COL是动态选择器所需的列数
- get_constraints类似configure函数，返回值是表达式的向量，用于创建门约束
- get_lookups类似configure函数不过只负责查找表的部分。为了代码整洁，我们自定义了LookupEntry
- gen_witness，生成此执行状态的core子电路的
NUM_ROWS行的具体数值，为了方便其他子电路，也生成其他子电路需要的行。此方法的输入，Trace是这一步骤的执行轨迹，CurrentState是此时我们程序所需要的EVM的当前状态，目前包括pc, stack, memory等状态。
门约束
每个执行状态有对应的执行工具Gadget，其方法get_constraints返回所有需要创建的门约束，形式为表达式的向量。
在core子电路中，通过循环对每一个执行工具都调用get_constraints并创建其返回的门约束。
查找表约束
每个执行状态有对应的执行工具Gadget，其方法get_lookups返回所有需要创建的查找表约束，形式为LookupEntry的向量。
在core子电路中，通过循环对每一个执行工具都调用get_lookups，并将相同的LookupEntry合并，然后创建查找表约束，即meta.lookup_any(...)。
排列约束
目前没有用到Permutation constraints。
分配数值
因为证据Witness的表格设计和子电路的列的设计基本呈对应关系，分配数值的代码被大大简化。我们只需将表格每一行的数值分配给子电路的相应列的相应行(offset)即可。Witness生成则由每个执行工具的gen_witness方法负责，详见其代码。
例子
形象展示：
/// Add Execution State layout is as follows
/// where STATE means state table lookup,
/// ARITH means arithmetic table lookup,
/// DYNA_SELECTOR is dynamic selector of the state,
/// which uses NUM_STATE_HI_COL + NUM_STATE_LO_COL columns
/// AUX means auxiliary such as state stamp
/// +---+-------+-------+-------+----------+
/// |cnt| 8 col | 8 col | 8 col | not used |
/// +---+-------+-------+-------+----------+
/// | 2 | ARITH | | | |
/// | 1 | STATE | STATE | STATE | |
/// | 0 | DYNA_SELECTOR | AUX |
/// +---+-------+-------+-------+----------+代码：https://git.code.tencent.com/chainmaker-zk/zkevm/blob/develop/zkevm-circuits/src/execution/add.rs
Core Execution
JUMP
概述
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
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
PUSH1 0xa
PUSH30 0x02030405060708090a0b0c0d0e0f101112131415161718191a1b1c1d1e1f
ADD
PUSH1 0x25
JUMP
JUMPDEST
PUSH1 0x29
JUMP
JUMPDEST
STOPWitness Core Row
core row中的表格设计如下:
cnt=1 vers[0]~vers[7]的位置用来存放栈顶弹出的值，即next_pc
cnt=1, vers[24]~vers[31]的位置用来存放去向为bytecode的LookUp, 即校验next_pc在bytecode中是否存在
/// +---+-------+-------+-------+--------------------------+
/// |cnt| 8 col | 8 col | 8 col | 8col |
/// +---+-------+-------+-------+--------------------------+
/// | 1 | STATE | | | Bytecode LookUp |
/// | 0 | DYNA_SELECTOR | AUX |
/// +---+-------+-------+-------+--------------------------+门约束
- 当前的OPCODE=JUMP
- Stack Value约束（tag、state_stamp、 call_id、stack_pointer、is_write）
- Auxiliary字段约束（state_stamp、stack_pointer、log_stamp、read_only）
- 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)
- stack_top_value_hi=0 (要对value_hi进行约束为0)
- 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)
- 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) - 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)
可参考下面示例代码：
fn get_constraints(
&self,
config: &ExecutionConfig<F, NUM_STATE_HI_COL, NUM_STATE_LO_COL>,
meta: &mut VirtualCells<F>,
) -> Vec<(String, Expression<F>)> {
let opcode = meta.query_advice(config.opcode, Rotation::cur());
let pc_next = meta.query_advice(config.pc, Rotation::next());
let code_addr = meta.query_advice(config.code_addr, Rotation::cur());
// AUX字段约束...
// stack value约束...
// 其他约束
let (_, _, value_hi, value_lo, _, _, _, _) = extract_lookup_expression!(state, state_entry);
let (lookup_addr, expect_next_pc, _, not_code, _, _, _, _) =
extract_lookup_expression!(bytecode, config.get_bytecode_full_lookup(meta));
constraints.extend([
(
"opcode is JUMP".into(),
opcode - OpcodeId::JUMP.as_u8().expr(),
),
(
"next pc = stack top".into(),
pc_next.clone() - value_lo.clone(),
),
("stack top value_hi = 0".into(), value_hi - 0.expr()),
(
"bytecode lookup pc = stack top value_lo".into(),
value_lo - expect_next_pc.clone(),
),
(
"bytecode lookup addr = code addr".into(),
code_addr - lookup_addr,
),
("bytecode lookup not_code = 0".into(), not_code),
]);
constraints
}LookUp约束
cnt=1的位置vers[24]~vers[31]的位置用来存放要lookUp的信息(next_pc的合法性，即校验next_pc在bytecode中是否存在)
来源：core
去向：bytecode
可参考下面示例代码
insert_bytecode_full_lookup
将要lookup的值放入到core row, cnt=1，vers[24]~vers[31]的位置
fn gen_witness(&self, trace: &GethExecStep, current_state: &mut WitnessExecHelper) -> Witness {
//...
core_row_1.insert_bytecode_full_lookup(
next_pc.as_u64(),
OpcodeId::JUMPDEST,
core_row_1.code_addr,
Some(0.into()),
);
// ...
}
/// We can skip the constraint by setting code_addr to 0
pub fn insert_bytecode_full_lookup(
&mut self,
pc: u64,
opcode: OpcodeId,
code_addr: U256,
push_value: Option<U256>,
) {
// this lookup must be in the row with this cnt
assert_eq!(self.cnt, 1.into());
for (cell, value) in [
&mut self.vers_24,
&mut self.vers_25,
&mut self.vers_26,
&mut self.vers_27,
&mut self.vers_28,
&mut self.vers_29,
&mut self.vers_30,
&mut self.vers_31,
]
.into_iter()
.zip([
Some(code_addr),
Some(pc.into()),
Some(opcode.as_u8().into()),
Some(0.into()), // non_code must be 0
push_value.map(|x| (x >> 128).as_u128().into()),
push_value.map(|x| (x.low_u128().into())),
Some(opcode.data_len().into()),
Some((opcode.is_push() as u8).into()),
]) {
// before inserting, these columns must be none
assert!(cell.is_none());
*cell = value;
}
//....
}get_lookups
从core row, cnt=1，vers[24]~vers[31]的位置位置获取值，去向为Bytecode进行lookup, 这里使用的lookUp类型为LookupEntry::BytecodeFull
fn get_lookups(
&self,
config: &ExecutionConfig<F, NUM_STATE_HI_COL, NUM_STATE_LO_COL>,
meta: &mut ConstraintSystem<F>,
) -> Vec<(String, LookupEntry<F>)> {
let stack_lookup = query_expression(meta, |meta| config.get_state_lookup(meta, 0));
let bytecode_loopup = query_expression(meta, |meta| config.get_bytecode_full_lookup(meta));
vec![
("jump_lookup_stack".into(), stack_lookup),
("jump_lookup_bytecode".into(), bytecode_loopup),
]
}
pub(crate) fn get_bytecode_full_lookup(&self, meta: &mut VirtualCells<F>) -> LookupEntry<F> {
let (addr, pc, opcode, not_code, value_hi, value_lo, cnt, is_push) = (
meta.query_advice(self.vers[24], Rotation::prev()),
meta.query_advice(self.vers[25], Rotation::prev()),
meta.query_advice(self.vers[26], Rotation::prev()),
meta.query_advice(self.vers[27], Rotation::prev()),
meta.query_advice(self.vers[28], Rotation::prev()),
meta.query_advice(self.vers[29], Rotation::prev()),
meta.query_advice(self.vers[30], Rotation::prev()),
meta.query_advice(self.vers[31], Rotation::prev()),
);
LookupEntry::BytecodeFull {
addr,
pc,
opcode,
not_code,
value_hi,
value_lo,
cnt,
is_push,
}
}CODECOPY/EXTCODECOPY
概述
CODECOPY
概述：该操作通常用于在智能合约中实现一些动态代码加载或代码复制的逻辑，将合约中字节码复制到Memory中，即将合约代码复制到内存的操作。
具体操作：从栈顶弹出三个值，分别为：destOffset、offset、length，根据当前三个值进行操作：memory[destOffset:destOffset+length] = address(this).code[offset:offset+length]，即从code中以offset的位置开始，复制长度为length的字节码到Memory以destOffset为起始的位置（都是以字节为单位进行操作）
trace示例：CODECOPY指令执行时，会从栈顶弹出三个值：destOffset、offset、length，然后根据这三个值进行合约代码的复制
PUSH1 0xa
PUSH30 0x02030405060708090a0b0c0d0e0f101112131415161718191a1b1c1d1e1f
ADD
PUSH1 0x1E
PUSH1 0x03
PUSH1 0x00
CODECOPY
STOP此操作会从合约代码第3个字节开始复制，长度为30，复制到Memory以00起始的位置，即将02030405060708090a0b0c0d0e0f101112131415161718191a1b1c1d1e1f 复制到Memory中
EXTCODECOPY
Witness Code Row
core row的表格设计如下：
cnt=2, vers[0]~vers[8] 为正常copy row进行LookUp的值
cnt=2, vers[8]~vers[17] 为padding copy row进行LookUp的值
/// +---+-------+-------+-------+----------+
/// |cnt| 8 col | 8 col | 8 col | 8 col |
/// +---+-------+-------+-------+----------+
/// | 2 | COPY(9) | ZEROCOPY(9)|
/// | 1 | STATE | STATE | STATE | STATE |
/// | 0 | DYNA_SELECTOR | AUX |
/// +---+-------+-------+-------+----------+解释
在进行copy时，offset即是要复制的合约的代码的起始位置start，复制长度为length，复制的结束位置end: start+length，但是在进行copy的时候可能存在边界问题，如下：
1）offset<=len(code), copy_len > 0, offset+copy_len <= len(code), 无需进行0填充
2）offset<=len(code), copy_len == 0, offset+copy_len <= len(code), 无需0填充， 也无需拷贝，即code[start:start]，为空
3）offset<=len(code), copy_len>0, offset_copy_len > len(code)，需要进行0填充，填充长度为 copy_len - (len(code)-offset) --> offset+copy_len - len(code)
4）offset>len(code), copy_len>=0, offset+copy_len > len(code)， 需要进行0填充，填充长度为offset+copy_len-len(code)
此外当 offset > u64时，会对offset进行特殊处理为u64的最大值
对于Padding的值也会被放到Memory中，Padding的值，Src部分都是默认值，dst部分正常填充（对Copy子电路来说，Padding部分，因为ByteCode中并不存在Padding的值，所以不存在来源，但是Padding的值也会被放入到Memory中，所以存在去向，所以Padding部分的LookUp无来源，但是有去向为State）。
不过padding中的dst部分在进行赋值时需要注意：dst_pointer和dst_stamp，因为在Copy子电路中，memory_addr=dst_pointer+cnt，memory_stamp=dst_stamp+cnt，而Padding和正常的Copy是分成两部分的(Padding在Copy子电路中的Type为Zero)，即Padding在Copy子电路中的cnt也是从0开始计数的。
举例如下：
合约代码长度：len(code)=5 进行CodeCopy操作： offset: 0 copy_len: 8 destOffset: 0 进行CodeCopy, 因为offset+copy_len > len(code) 所以需要填充0，填充长度为offset+copy_len - len(code) = 3, 所以整体CopyRow的生成就分成了两部分：正常的CopyRow5行，PaddingCopyRow3行。 加入在生成Copy时的stamp为1记为OriginalStamp 则NoPaddingCopyRow的Stamp都为1(OriginalStamp)，dest_pointer为destOffset+{0..4}, cnt为0～4 则PaddingCopyRow的Stamp为6(OriginalStamp+len(code))， dest_pointer为destOffset+len(code)+{0..2}, cnt为0~2 因为是分为两部分的，所以stamp、dest_pointer不是相同的
代码如下：
pub fn get_code_copy_rows_new(
&mut self,
address: U256,
dst: U256,
src: U256,
len: U256,
) -> (Vec<copy::Row>, Vec<state::Row>, u64, u64, u64) {
//...
let codecopy_stamp = self.state_stamp;
if code_copy_length > 0 {
for i in 0..code_copy_length {
let code = self.bytecode.get(&address).unwrap();
let byte = code.get((src_offset + i) as usize).unwrap().value;
copy_rows.push(copy::Row {
byte: byte.into(),
src_type: copy::Type::Bytecode,
src_id: address,
src_pointer: src_offset.into(),
src_stamp: None,
dst_type: copy::Type::Memory,
dst_id: self.call_id.into(),
dst_pointer: dst_offset.into(),
dst_stamp: codecopy_stamp.into(),
cnt: i.into(),
len: code_copy_length.into(),
});
state_rows.push(self.get_memory_write_row((dst_offset + i) as usize, byte));
}
}
let codecopy_padding_stamp = self.state_stamp;
if padding_length > 0 {
for i in 0..padding_length {
state_rows.push(
self.get_memory_write_row(
(dst_offset + code_copy_length + i) as usize,
0 as u8,
),
);
copy_rows.push(copy::Row {
byte: 0.into(),
src_type: copy::Type::default(),
src_id: 0.into(),
src_pointer: 0.into(),
src_stamp: None,
dst_type: copy::Type::Memory,
dst_id: self.call_id.into(),
dst_pointer: (dst_offset + code_copy_length).into(),
dst_stamp: codecopy_padding_stamp.into(),
cnt: i.into(),
len: U256::from(padding_length),
})
}
}
// ...
}此外还需要注意copy_len为0的特殊值，当copy_len为0时，NoPaddingCopyRow行数等于0， PaddingCopyRow行数等于0，则CoreRow cnt=2的值会存放两个全是默认值的CopyRow(即全为0的值)放在vers[0]~vers[17]，当NoPaddingCopyRow行数大于0，PaddingCopyRow行数等于0时，vers[8]~vers[17]会存放全是默认值当CopyRow(即全为0的值)
并且行数为0的情况并不会放到State和Copy子电路的表中，因为copy_len为0，理应该不做任何操作，代码示例如下:
fn gen_witness(&self, trace: &GethExecStep, current_state: &mut WitnessExecHelper) -> Witness {
let (stack_pop_0, address) = current_state.get_pop_stack_row_value(&trace);
assert!(address.leading_zeros() >= ADDRESS_ZERO_COUNT);
//let address_code = current_state.bytecode.get(&address).unwrap();
let (stack_pop_1, mem_offset) = current_state.get_pop_stack_row_value(&trace);
let (stack_pop_2, code_offset) = current_state.get_pop_stack_row_value(&trace);
let (stack_pop_3, size) = current_state.get_pop_stack_row_value(&trace);
let mut core_row_2 = current_state.get_core_row_without_versatile(&trace, 2);
let (copy_rows, mem_rows, input_length, padding_length, code_copy_length) =
current_state.get_code_copy_rows_new(address, mem_offset, code_offset, size);
let mut default_copy_row = ¤t_state.get_none_copy_row();
if input_length > 0 && code_copy_length > 0 {
default_copy_row = ©_rows[0];
}
let mut default_padding_row = ¤t_state.get_none_padding_copy_row();
if input_length > 0 && padding_length > 0 {
default_padding_row = ©_rows[code_copy_length as usize]
}
core_row_2.insert_copy_lookup_new(
default_copy_row,
default_padding_row,
code_copy_length,
padding_length,
);
let mut core_row_1 = current_state.get_core_row_without_versatile(&trace, 1);
core_row_1.insert_state_lookups([&stack_pop_0, &stack_pop_1, &stack_pop_2, &stack_pop_3]);
let core_row_0 = ExecutionState::EXTCODECOPY.into_exec_state_core_row(
trace,
current_state,
NUM_STATE_HI_COL,
NUM_STATE_LO_COL,
);
let mut state_vec = vec![stack_pop_0, stack_pop_1, stack_pop_2, stack_pop_3];
if mem_rows.len() > 0 {
state_vec.extend(mem_rows);
}
if input_length > 0 {
Witness {
copy: copy_rows,
core: vec![core_row_2, core_row_1, core_row_0],
state: state_vec,
..Default::default()
}
} else {
Witness {
core: vec![core_row_2, core_row_1, core_row_0],
state: state_vec,
..Default::default()
}
}
}门约束
LookUp约束
LookUp约束被放在cnt=2的CopyRow，被分为两个种约束：NoPaddingCopy的约束和PaddingCopy约束，各占9列: vers[0]~vers[8], vers[9]~vers[17]
参考Witness Code Row中的解释部分，当offset+copy_len > len(code)时，需要填充0，填充长度为offset+copy_len-len(code)。
来源：Core
去向：Copy
特别注意：当copy_len为0或者padding_len为0时，为0的CopyRow(都是默认值，全为零值)也是需要进行LookUp的（LookUp Copy中全为默认值行）
可参考代码如下：
insert_copy_lookup
在copy row cnt=2的位置分别NoPaddingCopyRow(vers[0]~vers[8])和PaddingCopyRow(vers[9]~vers[17])要lookUp的值
fn gen_witness(&self, trace: &GethExecStep, current_state: &mut WitnessExecHelper) -> Witness {
// ...
// 生成copy_rows
let (copy_rows, mem_rows, input_length, padding_length, code_copy_length) =
current_state.get_code_copy_rows_new(address, mem_offset, code_offset, size);
// default_copy_row：全为默认值的CopyRow
let mut default_copy_row = ¤t_state.get_none_copy_row();
if input_length > 0 && code_copy_length > 0 {
default_copy_row = ©_rows[0];
}
// default_padding_row：全为默认值的CopyRow
let mut default_padding_row = ¤t_state.get_none_copy_row();
if input_length > 0 && padding_length > 0 {
default_padding_row = ©_rows[code_copy_length as usize]
}
core_row_2.insert_copy_lookup_new(
default_copy_row,
default_padding_row,
code_copy_length,
padding_length,
);
// ...
}
pub fn insert_copy_lookup_new(
&mut self,
copy: ©::Row,
padding_copy: ©::Row,
copy_length: u64,
padding_length: u64,
) {
//
assert_eq!(self.cnt, 2.into());
for (cell, value) in [
// code copy
(&mut self.vers_0, Some((copy.src_type as u8).into())),
(&mut self.vers_1, Some(copy.src_id)),
(&mut self.vers_2, Some(copy.src_pointer)),
(&mut self.vers_3, copy.src_stamp),
(&mut self.vers_4, Some((copy.dst_type as u8).into())),
(&mut self.vers_5, Some(copy.dst_id)),
(&mut self.vers_6, Some(copy.dst_pointer)),
(&mut self.vers_7, Some(copy.dst_stamp)),
(&mut self.vers_8, Some(copy.len)),
// padding copy
(&mut self.vers_9, Some((padding_copy.src_type as u8).into())),
(&mut self.vers_10, Some(padding_copy.src_id)),
(&mut self.vers_11, Some(padding_copy.src_pointer)),
(&mut self.vers_12, padding_copy.src_stamp),
(
&mut self.vers_13,
Some((padding_copy.dst_type as u8).into()),
),
(&mut self.vers_14, Some(padding_copy.dst_id)),
(&mut self.vers_15, Some(padding_copy.dst_pointer)),
(&mut self.vers_16, Some(padding_copy.dst_stamp)),
(&mut self.vers_17, Some(padding_copy.len)),
// (&mut self.vers_18, Some(U256::from(copy_length))),
// (&mut self.vers_19, Some(U256::from(padding_length))),
//
] {
// before inserting, these columns must be none
assert!(cell.is_none());
*cell = value;
}
// ....
}
get_lookups
从copy row cnt=2的位置分别去NoPaddingCopyRow: vers[0]~vers[8]，PaddingCopyRow: vers[9]~vers[17]
fn get_lookups(
&self,
config: &ExecutionConfig<F, NUM_STATE_HI_COL, NUM_STATE_LO_COL>,
meta: &mut ConstraintSystem<F>,
) -> Vec<(String, LookupEntry<F>)> {
let stack_lookup_0 = query_expression(meta, |meta| config.get_state_lookup(meta, 0));
let stack_lookup_1 = query_expression(meta, |meta| config.get_state_lookup(meta, 1));
let stack_lookup_2 = query_expression(meta, |meta| config.get_state_lookup(meta, 2));
let stack_lookup_3 = query_expression(meta, |meta| config.get_state_lookup(meta, 3));
let copy_lookup = query_expression(meta, |meta| config.get_copy_lookup(meta));
let padding_copy_lookup =
query_expression(meta, |meta| config.get_copy_padding_lookup(meta));
vec![
("stack pop account address".into(), stack_lookup_0),
("stack pop mem offset".into(), stack_lookup_1),
("stack pop code offset".into(), stack_lookup_2),
("stack pop length".into(), stack_lookup_3),
("copy look up".into(), copy_lookup),
("padding look up".into(), padding_copy_lookup),
]
}