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深度解析StarkWare:欲构建ZK「宇宙」?

ChinaDeFi 2022.07.05 21:00

原文作者:hitesh mahajan

原文编译:ChinaDeFi

StarkWare 是一家 ZK 公司,专注于为以太坊规模化构建基于 ZK 的 rollup 解决方案。他们的第一款产品 StarkEx 于 2020 年推出,并于 2021 年 11 月发布了具有更多功能的 StarkNet。

StarkEx 是一个独立的 ZK-rollup SaaS 产品,通过智能合约为某些应用提供特定的用例,如交易 (dYdX)、NFT (ImmutableX, Sorare) 和 DeFi (DiversiFi)。StarkNet 是下一个迭代,是一个无需权限、去中心化和完全可组合的网络。可组合性指的是应用程序相互连接、协调和构建在彼此之上的能力。

技术

StarkWare 构建了一个新技术,将数千笔交易压缩成一个名为 STARK 的单一有效性证明,并提交给以太坊 L1。与 SNARK 相比,STARK 主要有两个优势:

  • 它不需要初始信任设置。

  • 有比 SNARK 更快的计算时间。由于所需的计算量更少,它可以将以太坊的可扩展性提高几个数量级。

体系结构

StarkWare 堆栈主要由共享证明者 (SHARP) 和验证者 (存在于 L1 上) 组成。SHARP 捆绑了来自不同 dapp 的多个交易,并生成一个证明。然后它与 L1 上的验证者共享证明。这节省了成本,因为计算是在不同的应用程序之间共享的。验证者检查 SHARP 证明是否有效。如果是有效,那么它们将在 Fact Registry 共享。该应用程序可以与 StarkEx 接口或直接与 SHARP (StarkNet 应用程序) 连接。

StarkNet 的 L2 节点 (序列器) 将执行每一笔交易,并定期向以太坊主网更新状态。需要注意的是,StarkNet 的交易最终性与 L1 绑定,这意味着 L2 节点必须同时验证 StarkNet 和以太坊。StarkNet 引入了一个涉及到以太坊主网检查点的解决方案,使其能够非常快速地在 rollup 端实现有效的终结。因此,所有 L2 节点都包含一个 L1 完整节点。

此外,由于状态转换是由序列器「STARK-approved」的,从加密的角度来说,欺诈交易不可能在以太坊主网上被接受。这消除了存在于 OR 中的「挑战」周期的必要性。所有重建 StarkNet 状态所需的完整数据都发布在链上。

数据可用性

StarkNet 使用 Validium 机制来实现数据可用性。它与 ZK-rollup 几乎相同,只是它保持数据在链下,而 ZK-rollup 和 Optimistic Rollup (OR) 保持数据在链上。Validium 只在 L1 上发布有效性证明,同时保持数据在链下。这使得 Validium 能够实现相当高的吞吐量,并降低每个交易的成本。

在链下存储数据的代价是,它需要对第三方的信任,这可能会阻止用户访问他们的余额。StarkWare 的目标是通过数据可用性委员会 (DAC) 解决这个问题,该委员会由 8 个独立成员组成,他们拥有交易的副本。他们还需要通过使数据在任何时候都可用来维护这些数据。如果运营者阻止用户使用他们的资金,委员会成员将确认他们的请求是否有效。

StarkWare 还计划实施一种 Volition 机制,用户可以选择是否需要在链上发送数据。它将数据可用性的决策从应用程序级别转移到用户级别,甚至对于单个交易也是如此。如果用户想要在链上发送一个包含所有数据的高价值 NFT,他们可以支付额外的成本来将其转移到链上。这将通过 ImmutableX 和 Sorare 来实现。

Cairo 编程语言

新技术带来新要求。Cairo 是专门为 STARK 构建的一种图灵完备的编程语言。它在性能和可扩展性方面更好,但这是非常新的。许多开发人员不熟悉它,这使得现有的应用程序很难迁移到 StarkNet 上。由 Nethermind 开发的 Warp 是 Cairo transpiler 的 EVM。Warp 允许将 Solidity 合约无缝转换为 Cairo。

Cairo 语言的一个突破在于,它只允许一个验证者使用一个证明来确认许多不同程序执行的完整性。

StarkNet Vs OR

与 OR 的 7 天等待时间相比,StarkNet 不仅有更快的提款窗口,而且底层架构也有所不同。StarkNet 使用的是「无状态」,你只需要在 L1 上存储整个状态的状态根,用户需要提供 Merkle 证明来访问特定的状态项。OR 遵循一个「有状态」的解决方案,其中每个状态项都被记录在链上。这将导致更大的状态膨胀,并可能在未来被采用时会被证明不能很好地扩展。

就从可扩展性的角度来看,ZK - rollup 比 OR 的性能更高,因为它们更有效地压缩数据,这意味着提交给 L1 时,它们的「批次大小」更小。OR 的每笔交易都将数据发布到以太坊 L1 上, StarkEx 只发布到以太坊 L1 以反映每个账户余额。由于这种方法,dYdX 与 L1 的交互仅为 Optimism 的 20%,相当于大约减少了 90% 的费用。

生态系统

StarkWare 生态系统正在成长。随着在 StarkNet 上部署无需许可,许多开发者都表现出了兴趣。StarkEx 的开放生态系统和丰富的文档使开发人员很容易实现它。在 StarkNet 上进行 DeFi Pooling 是可能的。它允许用户在 L2 上存在,而 DeFI 仍然在它诞生的 L1 上,许多令人兴奋的东西正在被构建。StarkNet 上已经出现了许多游戏和 NFT 游戏项目。

StarkNet 将遵循与 Optimism 类似的路线:用一个序列器和有限的 dapp 白名单尽早启动网络,以控制启动和限制风险。最终,StarkWare 希望将生态系统发展成一个 StarkNet「宇宙」,同时还将网络、节点和基础设施去中心化。多个 L3 会在 L2 之上。此外,额外的层 (L4 等) 可以建立在 L3 上的分形分层解决方案。

结论

StarkNet 似乎解决了区块链的三难困境:可扩展性、去中心化和安全;三者可同时发生。它展示了使用 ZK -rollup 扩展以太坊的前景。以太坊已经拥抱了一个以 rollup 为中心的未来,用户在 L2 上交易,L1 作为结算层。EIP-4488 将进一步降低 rollup 的交易成本。拥有大量支持的 StarkNet 似乎是一个强大的 L2 未来竞争者,由于 Cairo 是一种不太受开发者欢迎的新语言,StarkWare 能吸引多少人才还有待观察。对于 Validium,我们必须信任 L2 的数据可用性。尽管存在这些挑战,StarkWare 已经展示了如何使用 STARK 提供有效的解决方案来扩展以太坊。这是一个值得期待的项目。

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