TinyRAM是由大名鼎鼎的BCTGTV五人组(EliBen-Sasson,AlessandroChiesa,DanielGenkin,EranTromer,MadarsVirza)和SCIPR实验室提出的一种随机访问器架构，旨在成为表达非确定性计算证明性的便捷工具。具体来说，TinyRAM是一种精简指令集计算机(RISC)，具有字节级可寻址的随机存取存储器。它在“拥有足够表达能力”和“足够简约”这两个对立面之间取得平衡：
?当从高级编程语言编译时，有足够的表达能力来支持简短高效的汇编代码，以及
?小指令集，指令通过运算电路简单验证，利用SCIPR的算法和密码机制实现高效验证。
架构
TinyRAM由两个整数参数化：字长W，需要是2的幂且可以被8整除(这点和现代计算机一样，如32，64)，以及寄存器的数量K。一般用TinyRAM(W,K)来表示，机器的状态包括以下内容：
1.程序计数器pc(programcounter)，由W个bit组成。
2.K个通用寄存器，以r0,r1,...,r(K-1)表示，每个寄存器都是W个bit。
3.条件标志flag，由一个bit组成。
4.内存，2^W个字节的线性数组，使用小端约定排列字节。
5.2个磁带(tape)，每个包含一串Wbit的字。每个磁带都是单向只读的。其中，一个磁带是用于公开输入x，另一个用于私有输入w。其实就是TinyRAM的输入载体。
Beosin：Arcadia Finance项目遭受攻击，黑客获利约45万美元:金色财经报道，7月10日，Beosin EagleEye监测显示，链上保证金协议Arcadia Finance项目遭受黑客攻击，黑客获利约45万美元。[2023/7/10 10:45:30]
TinyRAM机的输入是2个磁带以及内存，输出是answer指令，该指令有一个参数A，代表返回值，A=0表示接受。也可以使用该指令终止执行程序。
TinyRAM根据执行指令的位置不同有两种变体：一种变体遵循哈佛架构，另一种遵循冯诺依曼架构。前一种架构的数据和程序存放在不同的地址空间中，且程序是只读的；后一种架构数据和程序存放在同一个可读写的地址空间中。具体用图表的方式来表示这两者的区别：
以下两个架构的图示：
Beosin：CS (CS)token遭受到攻击，损失金额截至目前约71.4万美元:金色财经报道，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5月24日，bsc上链的CS(CS)代币项目遭受攻击。原因是代币的_transfer函数中sellAmount没有及时更新。Beosin安全团队将简析分享如下：
1、攻击者利用闪电贷借入BSC-USD兑换成CS代币。
2、攻击者开始卖出3000 CS代币，这一步会设置sellAmount。
3、攻击者通过给自己转账，会触发sync()，在这个函数中使用了上一步的sellAmount并且这个函数会销毁pair的中CS代币数量。Sync后sellAmount会置为0。重复2，3步持续减少pair中的CS代币数量，拉升CS代币的价格，使得后续一步可以兑换出更多的BSC-USD。
借入80,000,000 BSC-USD，兑换出80,954,000 BSC-USD，偿还80,240,000 BSC-USD，获利约714,000 BSC-USD。[2023/5/24 15:22:35]
在开始更详细的TinyRAM设计细节之前，我们以官方白皮书的例子说明，TinyRAM是如何做到既简洁又全面，能够满足非确定性的计算问题的。
意义
Alice拥有x，Bob拥有w。Alice想知道算法A(x,w)的计算结果的正确性，但是不想自己计算。这样的场景，在零知识证明系统中非常常见，有证明者和验证者，验证者想知道证明者提供的证据的正确性，但不必自己重新计算一次。TinyRAM架构就满足这样的场景，两个磁带可以传入私有输入w和公开输入x，证明计算和验证程序在其中执行。SCIPR实验室实现的libsnark库中，已实现了TinyRAM。具体参见：https://github.com/scipr-lab/libsnark.
Aave V3将选择Business License代码许可:12月14日，AaveV3代码许可投票已结束，Business License获得55.44%投票率，MIT获得44.28%投票率，GPL获得0.29%投票率，因此AaveV3将选择Business License代码许可。
Defiance Capital Goh YeouJie表示，拥有Business License与UniswapV3类似，将有助于防止分叉，如果可以延迟2-3年过渡到MITLicense将会给Aave更多时间来建立他们的生态。鉴于Aave生态系统是高度分散和去中心化的，Aave此前决定通过治理投票手段来敲定哪种类型的许可（如果有）适用于Aave协议V3代码，这也是DeFi领域里第一次采用这种方式。[2021/12/14 7:39:23]
以CircuitGenerator为例，C程序经过编译器之后，编译成TinyRAM的程序，再经过CircuitGenerator之后，生成电路，最后得到zkSNARK电路。
指令
前奥巴马副幕僚长Jim Messina加入Blockchain.com公司:3月10日消息，前奥巴马副幕僚长、民主党活动家Jim Messina宣布加入加密钱包公司Blockchain.com，担任董事会成员。（Decrypt）[2021/3/10 18:31:20]
TinyRAM支持29个指令，每条指令都通过1个操作码和最多3个操作数指定。操作数可以是寄存器名称或者立即数。除非另有说明，否则每条指令都不会修改flag，且将pc增加i，对于哈佛架构来说，i=1，对于冯诺依曼架构来说，i=2W/8。通常，第一个操作数是指令执行计算的目标寄存器，其他操作指定指令的参数。最后，所有指令都需要机器的一个周期来执行。
指令包含几种类型，指令名称和intelx86汇编指令类似，可顾名思义。
●?位操作指令：
?and
?or
?xor
?not
●?整数操作指令：
?add
?sub
?mull
?umulh
?smulh
?udiv
?umod
●?shift操作指令：
?shl
LLE智能合约已通过Beosin(成都链安）的安全审计:据官方消息，Beosin（成都链安）今日已完成LLE智能合约项目的安全审计服务。
猎豹金融生态系统（Leopard lending ecology）是在以太坊区块链上的智能协议，以该协议为中心建立货币服务市场，服务市场是基于资产借贷需求，以计算得出利率。资产的供应商直接与协议进行交互，从而赚取浮动利率，而无需等待协商利率或抵押品等条款。
创始人Willians表示：我们LLE智能合约的整体设计清晰，逻辑缜密，代码安全可靠，具备了区块链上顶级去中心化金融项目条件之一。
合约地址：0xa1521aA6FE752195418ddbADB5A0c331608416B1；
审计报告编号：202009222010。[2020/9/24]
?shr
●?比较操作指令
?cmpe
?cmpa
?cmpae
?cmpg
?cmpge
●?move操作指令
?mov
?cmov
●?jump操作指令
?jmp
?cjmp
?cnjmp
●?内存操作指令
?store.b
?load.b
?store.w
?load.w
●?输入操作指令：
?read
●?输出操作指令:
?answer
汇编语言
TinyRAM的程序是由TinyRAM汇编语言编写的，这个语言受Intelx86汇编语言语法启发。程序是包含多行TinyRAM汇编代码的文本文件。程序按照哈佛架构还是冯诺依曼架构的不同，第一行包含的字符串也不同：
??哈佛架构
“;TinyRAMV=2.000M=hvW=WK=K”
??冯诺依曼架构
“;TinyRAMV=2.000M=vnW=WK=K”
其中，W是十进制表示的字长，K是十进制表示的寄存器数量。程序文件中，其他每一行依次包含的内容需要满足：
1.可选的空格。
2.可选的label，用于定义为引用其后的第一条指令。
3.可选的指令，由指令助记符，以及后面的操作数。
4.可选的空格。
5.可选的以分号;开始的注释，到该行尾结束。
一个程序中，最多可以有2^W个指令。一个label只能定义一次，有点像高级语言中的变量。
示例代码(https://github.com/scipr-lab/libsnark/blob/master/tinyram_examples/answer0/answer0.s)
为了满足计算的需要，提高电路可满足性的效率，TinyRAM增加了前导语。如果一个TinyRAM的程序以前导语的方式启动，则说明该程序是个合适的程序。
上述的前导语：
??对于哈佛架构来说，I(i)=1*i，并且inc=1
??对于冯诺依曼架构来说，I(i)=2W/8*i，并且inc=W/8
前面的示例代码，也遵循这样的前导语写法。
两种架构的性能对比
TinyRAM的两种架构，其设计区别在前面的“架构”部分介绍了，此处对比两种架构的性能。
第一个图表展示两种架构产生的门数量。
l是指令数量，n是输入大小，T是执行步数。
可以看出，前者的门数量和指令数量呈线性增加。后者改善很大，指令越多，改善的越大。
第二个图表展示两种架构在不同字长的曲线下，生成Keygenerator/prover/verifier的时间及proof大小。
可以看出，在80bit时，冯诺依曼架构相较于哈佛架构有较大提升，在128bit时，也有少许提升。
由上述表格数据可以看出，冯诺依曼架构的效率更高，这也是为什么冯依诺曼架构TinyRAM是后来在哈佛架构TinyRAM的基础上提出的。
总结
我们讲了TinyRAM的架构，设计，汇编指令等，介绍了它的优势：可以用来便捷的进行非确定性计算。尤其在零知识证明系统中，有更多的发挥空间。最后介绍了两种TinyRAM架构的性能对比，在生成的门数量和时间以及proof大小上，冯诺依曼架构都更胜一筹。
引用
http://www.scipr-lab.org/doc/TinyRAM-spec-2.000.pdf
https://www.cs.tau.ac.il/~tromer/slides/csnark-usenix13rump.pdf
http://eprint.iacr.org/2014/59
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来源：金色财经
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