StarkWare：欲构建ZK“宇宙”

概述

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。

Source：https://medium.com/coinmonks/starkware-building-zero-knowledge-scaling-solution-c0b930faab6a

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