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详解 StarkWare 格局,一个超可扩展生态系统正在形成

越来越多的人感受到新区块链的出现及其带来的技术改进。由于需要提高解决方案的可扩展性,我们看到对第 2 层(Layer2)的兴趣越来越大,并且它们的发展也在加速。

在此反思中,我提出了对 StarkNet 环境的完整分析,它在 Layer2 可以提供的可能性方面带来了许多创新。

本文将首先介绍理解所讨论主题的所有基本概念(零知识 ZK、ZkRollup 等)。我认为任何对加密货币和区块链技术感兴趣的人都必须吸收这些知识。

这篇文章中还将介绍 StarkWare,该公司通过已构建和将要构建的解决方案开发了 StarkNet/StarkEx。本文将是技术性的,介绍了 StarkNet 的智能合约语言 Cairo 及其与 Solidity 相比的特殊性。

最后,我将与您分享一小部分正在建设和将遵循的生态项目清单,这些项目肯定会在生态系统的爆炸中发挥重要作用。

词汇表:

零知识、ZKSTARK 和 Rollup

让我们从词汇的基础开始,你会看到这些术语看起来很复杂,但最后你会发现并非如此。

零知识证明(ZK proof)

虽然区块链为我们带来了透明度、不可更改性和去中心化等巨大好处,但隐私的概念却很少被讨论。这就是零知识证明 (ZKP) 的用武之地:可组合性、隐私性和不可更改性的丰富组合。

ZKP 是一种加密方案,通过该方案,一方(PROVIDER,我们将其称为 PR)可以向另一方(VERIFIER,我们将其称为 VER)证明特定信息的真实性,而无需披露任何额外信息。

在一个具体的例子中,VER 想要从金库中收集奖励。在 ZK 中,这给出:

  • PR 秘密生成密钥 (K)
  • VER 验证密钥(K)允许获得奖励
  • ZKP 已验证,CQFD

同样的,ZKP 也可以解决:

  • PR 生成密钥 (K) 并秘密地从金库中检索奖励
  • VER 验证奖励对应于仅在同一金库中可用的奖励
  • ZKP 已验证,CQFD

总之,VER 验证者将不知道除布尔语句之外的任何信息。其他方的信息和个人数据的详细信息保持匿名。

如您所见,ZKP 可实现隐私保护。但是这种方法的有趣之处在于它非常简单、安全并具有令人难以置信的可扩展性,许多区块链应用程序都选择它来实现这些优点。

Rollup & Zk-Rollup

以太坊 Rollup 是以太坊智能合约中交易的链下聚合,通过将吞吐量从当前的 15 tps 提高到 1000 tps 以上来减少费用和拥塞。这就像在聚合 ETH 区块的阴影中拥有区块链。(→ https://twitter.com/0xExoMonk/status/1486729691243298819

ZK-Rollups 是正在开发的用于构建第 2 层(Layer2)的选项之一,该选项通过在单个事务中处理大量传输来提高可扩展性。Plasma 每次转账创建一笔交易,而 ZK-Rollups 将数百笔转账聚合成一笔交易。智能合约将解构并验证单笔交易中持有的所有转账:另一个可扩展性证明。

ZKP 方法用于公开展示和记录以太坊区块链上区块的有效性。ZK 通过减少交易中持有的数据量来减少验证区块的计算和存储资源;不需要数据集的知识。

ZKSNARK 与 ZKSTARK

我将介绍本文的最后一个键:ZKSNARK 和 ZKSTARK,它们实际上是两种不同类型的零知识证明。

ZK-Rollup 方案由两种类型的用户组成:中继者和交易者。

1. 交易者创建他们的传输并通过网络广播传输。智能合约将数据存储在两个 Merkle 树中(https://fr.wikipedia.org/wiki/Arbre_de_Merkle):

  • 地址存储在一个 Merkle 树
  • 转账的金额则存储在另一个 Merkle 树

2. 中继者收集大量转账以创建聚合。中继的工作是生成 SNARK 证明:ZKSNARK

SNARK 证明是代表区块链状态增量的哈希值。SNARK 证明将转移前的区块链快照与转移后的区块链快照进行比较,并仅向主网络报告可证明哈希的变化。(https://blog.ethereum.org/2016/12/05/zksnarks-in-a-nutshell/)

在 ZK-STARK 之前,ZK-SNARK 用于创建 ZK 证明系统,但需要一个或多个受信任方来初始配置 ZK 证明系统,这引入了这些受信任方的漏洞,从而危及整个系统的机密性。ZK-STARK 通过消除对可信配置的需求来改进这项技术。

如您所见,这个新证明解决了旧 SNARK 证明的最大缺陷之一。这个证明是由 StarkWare 团队在其 Starknet 环境中提出的,我稍后会介绍。

STARKs 改善了无许可区块链的两个问题:可扩展性和隐私。

STARK 通过允许开发人员将计算和存储转移到链下来提高可扩展性。链下服务将能够生成证明链下计算完整性的 STARK 证明。然后将这些证明送回链,供任何相关方验证计算。使用 STARK 移动大部分链下计算工作可以使现有的区块链基础设施呈指数级扩展,同时自信地保持计算的完整性:它是一种改变游戏规则的资产。

好的!了解到上面介绍的知识之后,您现在拥有进入 StarkNet 生态系统的所有钥匙。

Starware x StarkNet

StarkNet 是一种去中心化、无需许可的 ZK-Rollup(基于 ZKP),并使用 ZKSTARK 技术在不损害隐私的情况下实现指数级扩展。

StarkNet Alpha 于 6 月在公共测试网上发布,并于 2021 年 11 月在主网上发布。在主网部署时,StarkNet 已经在类似以太坊的状态下提供通用计算。

在整个开发过程中,StarkWare 团队选择了一种专注于首先发布最重要功能的方法,本质上是与社区共享进化过程。

StarkNet 远未完成,但即使是现在,开发人员已经可以创建有意义且复杂的应用程序。如今,有数百名开发人员依赖 StarkNet、大量 dApp,以及一些外部团队为 StarkNet 生态系统开发工具和基础设施(我们将在最后一节中看到)。

一系列更新提供了许多重要功能。有几个引起了我的注意:

  • L1 <-> L2 消息传递,
  • 链上数据和可组合性支持
  • 活动支持
  • 基础定价机制,合约升级
  • 钱包抽象(现在是智能合约)
  • 测试框架、开发工具、快速确认

自年初以来,生态系统已达到其可用性门槛:可以构建完整且令人惊叹的 dApp。团队现在将专注于系统的性能:在当前状态下,它能够支持有限的交易流。目标是在 2022 年下半年初实现 TPS 至少比以太坊高一个数量级,成本至少比以太坊低两个数量级。

StarkNet 必须是一个完全去中心化的无许可网络,具有领导选举和治理机制。一旦吞吐量飙升和成本下降,实现这一目标将成为主要目标。

StarkEx 是一些使用 L2 的最成功 dApp 的扩展引擎:dYdX(永续合约)、DeversiFi(交易和现金支付),以及现在的 Immutable X(IMX)和 Sorare(NFT 交易)。

让我们谈谈分形扩展:第 3 层(Layer3)及更多

以太坊上高昂的交易成本无症状地推动 L2 满足同样的成本。StarkWare 的范式是,由于交易成本大幅降低、对 DeFi 工具的支持不断增加以及它们提供的流动性增加,最终用户将在 L2 上开展大部分业务。L2 通过降低每笔交易的 gas 成本和提高交易率来提高可扩展性。同时,L2 保留了去中心化、通用逻辑和可组合性的好处。但是,某些应用程序需要特定的定制,可以通过单独的新层更好地服务:让我们谈谈第 3 层(L3)。

L3 与 L2 相关,就像 L2 与 L1 相关一样。只要链接的 L2 能够支持智能合约验证器(参见第 1 部分),就可以使用有效性证明来实现 L3。当 L2 也使用提交给 L1 的有效性证明时,就像 StarkNet 所做的那样,它变成了一个疯狂的递归结构,其中 L2 证明的压缩优势乘以 L3 证明的压缩优势。

换句话说,如果每一层都实现了例如 1000 倍的成本降低,那么与 L1 相比,所讨论的 L3 可以实现 100 万 的比率降低,同时保持相同的安全性。然后,人们可以想象一笔交易费用只需要通常的 gas 费用的一小部分。

StarkWare 解释了拥有第 3 层(L3)的优势:

  • 超可扩展性:利用递归证明的乘法效应。
  • 由技术堆栈的应用程序设计人员更好地控制:

更具确定性的性能和成本;

定制的数据可用性模型(例如,基于 Validium 或特定于应用程序的链式数据压缩),

更快的功能和技术速度(例如,引入尚未准备好普遍可用的新功能)。

  • 机密性:ZKP 应用于公共 L2 上的隐私保护交易。
  • 互操作性:独立的 L3 将通过 L2 而不是 L1 进行交互。L2 显然应该比它的 L1 便宜。
  • L3 对于 L2 就像是“金丝雀”网络 Kusama 对于 Polkadot:新的创新可以在 L3 上进行测试,然后再向公众提供。

同样,StarkWare 为我们提供了一个示例,以揭示第 3 层的这一理论:

  • 具有 Validium 数据可用性的 StarkNet,例如,用于对价格极为敏感的应用程序的一般用途。
  • 为获得更好的应用性能而定制的特定应用 StarkNet 系统,例如,使用指定的存储结构或数据可用性压缩。
  • 具有 Validium 或 Rollup 数据可用性的 StarkEx 系统(例如服务于 dYdX、Sorare、Immutable 和 DeversiFi 的系统)立即为 StarkNet 带来了经过实战验证的可扩展性优势。
  • 隐私 StarkNet 实例(在此示例中也为 L4)以启用隐私保护交易,而无需将它们包含在公共 StarkNet 中。

Starknet 上的智能合约:Cairo

StarkNet 建立在 Cairo 编程语言之上,这是以太坊上第一个生产级完整的冯诺依曼图灵检查器。它实际上是生态系统中智能合约的语言。Cairo 允许开发人员使用 ZKSTARK 的强大功能来创建完全可扩展的应用程序。让我们仔细看看。

Cairo:智能合约

Cairo 是一种用于编写可证明程序的语言:Cairo 程序的执行会产生跟踪,然后可以将其发送给证明者,证明者会生成由 Cairo 程序表示的指令或计算的有效性的 STARK 证明。然后可以用验证者检查证明。

今天,大多数 dApp 都是围绕智能合约 Solidity 构建的,实现了某种逻辑和接口,以及一个后端。这些 dApp 成功后,不可避免地会面临可扩展性问题。

我们越来越多地看到 dApp 通过转向基于证据的 L2 可扩展解决方案(例如基于 StarkEx 的 DeversiFi)来解决其可扩展性问题。链下组件支持业务逻辑的一些更复杂的部分,并与链上智能合约进行通信,而不会放弃安全性,因为对系统状态的所有更改都经过证据证明(ZKP)。可扩展性提高了,因为验证链上证明比完全在链上执行业务逻辑要便宜得多。

使用 Cairo,使用证明来实现可扩展性的障碍要低得多:你在 Cairo 编写逻辑,然后代码必须在链下得到证明,一旦证明在链上得到验证,你最终会得到一个可以自信地使用结果——就像它在链上运行一样。

在以太坊上,三点是昂贵的:计算、传输和存储。

Cairo 解决了这三个问题。要了解它是如何做到的,我们需要引入一个新概念——共享证明者(或 SHARP)。

SHARP 是您的 Cairo 代码和您的智能合约 Solidity 之间的链接。它具有三个主要组件:证明者(链下)、智能合约验证者(链上)和事实记录器合约(链上)。

证明者获取您的程序的执行跟踪,证明它是有效的并将这个证明发送给验证者。在验证了证明之后,链上验证者采取了更重要的一步:它在事实记录器中写入一个事实来证明证明的有效性。这个事实就像一个没有信任的批准印章,证明 Cairo 计划的计算是正确的。现在,dApp 的智能合约剩下的就是验证这一事实是否存在,以便依赖于链下执行的计算。

为了进一步了解这个开发环境,我给你留下这个概念:

https://seen-joke-82c.notion.site/StarkWare-Development-965f54711eb84dc79f3b61f22df9e383

必须关注 StarkNet 上的项目

但是现在您已经了解了有关 ZKP、StarkNet 和 Cairo 的一切,该怎么办?

StarkNet 钱包:ArgentX

第一步是配置你的钱包。我们将使用 ArgentX:

下载 Chrome 扩展程序查看他们的仓库

不像以太坊 L1 的私钥和账户通常是同一个东西(想想 EOA 钱包),StarkNet 支持账户抽象,这意味着每个账户实际上都是一个智能合约,必须先部署它才能与网络交互。对于普通用户来说,这既是一个绝佳的机会,也增加了复杂性。

ArgentX 钱包在这里被用来抽象出复杂性:它创建和保护私钥,部署密钥控制的账户合约,连接到去中心化应用程序并将交易发送到 StarkNet 网络。

在我看来,使用智能合约作为钱包是安全性的一大进步。ArgentX 提供了与钱包相同的方式来创建金库(因此是自动多重签名)。除非您使用监护人,否则所有地址不受信任的交易都会被自动阻止。这种安全性涵盖了所有资产,具有可信地址的交易是透明的。

多次调用以削减 gas 消耗
Argent 现在支持通用的多重调用,所以多笔交易可以被批量处理成为一笔交易。这将大幅减少gas成本和摩擦。
在最开始时,这将可以在Argent内使用(DeFi 交互都是使用多重调用在一次点击中完成的,例如。 erc20 appprove + 单一交易中的合约调用)。 我们希望 dapps 也能利用这一点。 这样做,他们将帮助用户避免需要 erc20 批准)
例如,Curve 可以在单个交易中让所有用户:
批准erc20 代币A
批准 erc20 代币B
存入代币A和B来获得一个LP代币
将代币 A 和 B 的限额重置为零
由于仅包含一笔交易,你可以大幅减少gas成本和摩擦。

目前,可用的应用程序主要在 StarkNet 的测试网上,要使用它们,您必须获得测试代币:https://faucet.goerli.starknet.io/

StarkNet 桥

第二个最重要的事情是:如何将资金从 L1(以太坊)转移到 L2 Starknet。答案在 StarGate 桥中:

StarkGate Alpha 是 StarkNet Bridge 的第一个版本:https://medium.com/starkware/starkgate-alpha-35d01d21e3af

不过,我们将保持谨慎,因为这又是一个 Alpha 版本,尚未经过审核。

StarkNet DEX—AMM

我们将从进入新生态系统时都在寻找的东西开始:DEX、交易和 AMM。

截至今天,有几个 dApp 脱颖而出:

  • ZigZag 交易所:DEX

https://info.zigzag.exchange/

一个围绕 ZKP 构建的去中心化交易所,带有 OrderBook。

  • ZKX:永续交易

https://twitter.com/zkxprotocol

  • Starkswap:DEX AMM

https://medium.com/starkswap/the-starkswap-vision-6c73f8e66aab

与自动做市商的去中心化交易所

StarkNet 借贷

  • zkLend

https://linktr.ee/zkLend

zkLend 是基于 StarkNet 的货币市场协议。zkLend 为机构客户(“Apollo”)和面向 DeFi 零售用户(“Artemis”)的免授权服务提供双重授权套件。

StarkNet 启动板

  • Zkpad

像往常一样,在我看来,新生态系统的焦点之一是:启动板。ZkPad 的目标是为项目创始人提供战略和运营支持,包括 Twitter/Discord 上的联合营销、合作伙伴关系和生态系统介绍、访问选定人才的数据库,包括 Cairo 开发人员、UX/UI 设计师和营销人员。该平台专门用于向个人开放以前为投资基金保留的投资机会。

StarkNet DeFi

  • Magnety

https://twitter.com/magnetyfi

Magnety 是一种资产管理协议,允许任何人(例如投资集团、DAO 或个人)通过 Starknet 和 L1 DeFi 生态系统创建和管理对冲基金。该协议允许您根据您可以选择的投资策略创建一个高度可定制的保险库。在我看来,这是一个值得追随的 DeFi 产品,多亏了 ZKP,它非常安全。

您可以在这里找到一份非详尽的 StarkNet 上在建项目列表:https://starkware.notion.site/Projects-Building-on-StarkNet-a33dee55778a4515a9be9bdae02ee682

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