StarkWare 生態介紹 【以太坊 L2 zk-rollup 方案】

starkware

原文作者:CypherDog 賽博道哥

StarkWare 介紹

StarkWare是一個為區塊鏈行業開發基於STARK技術解決方案的技術團隊。StarkWare 的主要貢獻,是研發了一種零知識證明技術 STARKs (Scalable Transparent Arguments of Knowledge) 可擴展透明知識論證。也有一些人認為 zkSTARK 是 zkSNARK 的改進版本。

目前以太坊的高 Gas 費是其存在的固有痛點。市面上主要有兩種類型的以太坊擴展方案 rollups試圖來解決這個問題。一種是 zk rollups,另一種是 Optimistic rollups。所謂 rollups是一種在鏈外進行交易,在鏈上存儲交易數據的方法,可以減少目前存在的網絡擁堵問題,提升速度,盡可能地降低 Gas 費用。

STARKs 就是 zk rollup 方案中的一種,可以把所有鏈上計算轉移到單獨的鏈下 STARK 證明器(prover) 中,然後將計算結果通過一個鏈上 STARK 驗證器(STARK Verifier) 來驗證其完整和可靠性。這樣就減少了鏈上計算消耗的Gas費。

核心產品:StarkEx&StarkNet

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StarkEx

StarkEx 是 StarkWare 開發的位於以太坊主網上的 L2 可擴展性引擎。開發者可以將 StarkEx 集成到 Dapp 中,實現以太坊 L2 擴展功能並保證數據可用性,比如提高交易速度、支持 ERC-20和 ERC-721、實時 Oracle 價格饋送……

StarkEx的功能

StarkEx 的精髓

  • 有效性證明

StarkEx 有效性證明確保只有通過完整性執行的計算產生的有效數據才會在鏈上提交。每筆交易首先在鏈下進行驗證,由 StarkEx Prover 生成驗證證明。該證明由鏈上驗證者檢查,確保僅在鏈上提交有效交易。

  • 大批量交易

StarkEx大規模擴展能力的秘訣在於其鏈下證明者和鏈上驗證者之間的計算分配方式。鏈下Prover 處理大批量交易並生成 STARK 證明。鏈上驗證者通過幾個計算步驟檢查 STARK 證明。這使得大規模的鏈下擴展成為可能,

  • 自託管

StarkEx 為自託管 dApp 提供支持,並採用創新的反審查機制來確保用戶的資金始終處於他們自己託管的狀態。

  • 數據可用性(DA) 頻譜

StarkEx 可以根據一系列用戶和應用程序的需求存儲數據。對於一些人來說,ZK-Rollup 模式(鏈上數據)是最佳的;對於其他人來說,Validium 模式(鏈下數據)更好。鏈上數據可以說更安全,但也更昂貴。Volition 是一種混合 DA 模式,用戶可以根據需要自己選擇將數據放在鏈上還是鏈下。

  • 一般計算

通過使用類似彙編語言的高性能 ZKP 編程語言 Cairo,開發者可以在零知識環境中執行各種功能。Cairo 是一種強大的圖靈完備的編程語言,可以快速部署到任何用例中。它促進了提供與 L1 的完全互操作性的 L2 解決方案。

  • 隱私

ZK-STARK 作為一個零知識證明系統,可以為用戶提供完全的隱私。

  • 快速集成

希望與 StarkEx 集成的應用程序可以在幾週內部署到主網,具體取決於其鏈下 Operator 節點的成熟度。

StarkEx 如何運作

第1步,批處理。運營商(例如交易所)在鏈下批量處理用戶提交的交易,並將處理結果發送到StarkEx服務。

第2步,驗證和更新。StarkEx服務驗證收到的交易並更新相關餘額。

第3步,生成證明。StarkEx服務生成一個STARK證明,證明交易的有效性,並將證明發送到鏈上。

第4步,鏈上驗證。鏈上驗證者智能合約接收STARK證明。一旦證明得到驗證,對新的餘額狀態的承諾就會存儲在鏈上。

StarkNet

StarkNet 是以太坊上基於 Cairo 開發的 Stark 零知識證明的、無需許可的、去中心化的 L2- ZK-Rollup。它作為以太坊上的 L2 網路運行,開發者可以在 StarkNet上開發和部署實現自己的業務邏輯的應用程序,用戶可以將交易發送到 StarkNet 執行,就像他們今天與以太坊互動一樣。 StarkNet 節點和參與者將受到加密經濟模型的激勵,以確保網絡高效和公平地運行。

所有 StarkNet 交易都將在鏈下定期批處理,其有效性將在 STARK Prover 中得到證明,並在以太坊鏈上進行驗證和記錄。StarkNet 使任何 dApp 能夠實現其計算的無限規模——而不會損害以太坊的可組合性和安全性。

StarkNet Contracts 和 StarkNet 操作系統本身是用 Cairo 編寫的,Cairo 使開發、審查和維護代碼變得更加容易和快捷。Cairo 自 2020 年 6 月以來一直在以太坊主網上進行生產。StarkNet本身並不支持 EVM ,團隊正在開發從 Solidity 和其他編程語言到 Cairo 的轉譯器。這些轉譯器將允許其它公鏈上的應用程式在 StarkNet 上快速部署。

STARK Prover 為 StarkEx 可擴展性引擎提供支持,並在以太坊主網上結算了超過 1 億筆交易和價值超過 380B 美元的交易。

自 2019 年以來,STARK 驗證器已部署在以太坊主網上。Cairo 驗證器可驗證任何 Cairo 程式(包括 StarkNet 和所有S tarkEx 部署)的證明,自 2020 年 7 月以來已部署在主網上。

StarkWare 歷程

  • 2020 年 8 月,推出 Cairo——圖靈完備的生產級 STARK 系統。
  • 2020 年 12 月,迅速推出了升級版本,StarkEx2.0,轉向通用的 Cairo語言框架,使開發者能夠編寫更有效的代碼來檢查復雜、成本較高的的計算,提高可擴展性。StarkEx2.0 具備快速的 L1- L2 連接機制,允許鏈上的 StarkEx 用戶快速提款以及其他 L2-L1 交互。
  • 2020 年 12 月,發布 Cairo 的工具鏈,包括編譯器、Cairo 虛擬機、Tracer 代碼調試器、集成開發環境擴展,例如 Vim 和 Visual Studio Code 擴展為 Cairo 提供了語法高亮,通過推出 Cairo,開始進行開發者社區的構建。 
  • 2021 年 1 月,基於之前的基礎,開始正式構建 StarkNet。Starknet 是一個去中心化的、由 STARK 驅動的 L2 ZK-Rollup,支持以太坊上的計算。它基於具備圖靈完備性的 Cairo。
  • 2021 年 2 月,StarkNET.JS 庫的下載量已經達到了6.9K
  • 2021 年 4 月,StarkWare 提出了一種由以太坊 L2 驅動的 AMM 設計,流動性保持在 L1 上,而用戶在 L2 上進行交易。
  • 2021 年 4 月,在與 dYdX 團隊密切合作幾個月後,現在 StarkWare 將 dYdX 的永久合約交易平台移植到 StarkWare 的 L2 可擴展性引擎 StarkEx 上運行。同一個月,在之前宣布和 Immutable X 合作後,StarkEx 承載的的 Immutable X 現在已經正式在以太坊主網提供 NFT 鑄造和大規模交易。 
  • 2021 年 7 月,StarkEx3.0 正式發布。以太坊智能合約首次可以成為 StarkEx 上資產的所有者,並通過 L1 Vaults 與 L2 用戶交易這些資產。這為 StarkEx(L2)用戶提供了一種低成本的機制,可以與 L1 上的外部邏輯(和流動性)進行交互。
  • 2021 年 7 月,StarkNet Alpha 1 推出,主要特點是 L1 和 L2 的交互性,還有鏈上數據的保存。此後,StarkWare 將其升級了兩次:第一次升級到 Alpha 1 ,提供 L1<>L2 消息傳遞和鏈上數據可用性服務,然後繼續升級到 Alpha 2 ,支持可組合性。
  • 2021 年 11 月,StarkWare C 輪融資,此時 StarkWare 目前已經盈利,融資主要是為了繼續擴大團隊,發展生態系統。截至到 2021 年 11 月,通過 StarkEx 結算的交易金額價值超過 2000 億美元,大約有 5000 萬筆交易在 StarkEx 上進行,用戶數量級達到數十萬。
  • 2021 年 12 月,StarkNet 在主網上正式發布了 StarkNet Alpha。

StarkNet 和StarkEx 有什麼區別?

  • StarkNet 是一個無需許可的去中心化 ZK-Rollup,是一條公鏈,支持獨立部署智能合約。任何開發人員都可以在無需許可的情況下編寫和部署他們的智能合約。StarkNet 還支持可組合性。
  • StarkEx 是經過許可的定制擴展引擎,由 StarkWare 設計,以滿足應用程序的特定需求。
  • StarkNet 和 StarkEx 都通過使用基於 STARK 的有效性證明來提供可擴展性和 L1 安全性,並且兩者都旨在支持通用計算,允許擴展任何用例。
  • 隨著 StarkNet 開發的進展,集成 StarkEx 的應用程式將能夠移植到 StarkNet。這將為他們提供完全去中心化網路的好處,以及與其他應用程式的可組合性。

結論

StarkWare 作為一個技術驅動型的項目,團隊技術背景強勁,其核心技術 STARK 又是零知識證明方案中的熱點,使其獲得了包括 Vitalik 在內的眾多投資人和投資機構的關注和支持,市場熱度很高。其推出的公鏈 StarkNet 生態值得關注。

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