量子安全的以太坊 L2:探索 Starknet 的 STARK 证明技术

Starknet (https://www.starknet.io/)是一个在以太坊生态系统中备受瞩目的 Layer 2 (L2) 扩展解决方案,属于 Validity-Rollup(也常被称为 ZK-Rollup)类别。它的核心目标是大幅提高以太坊的吞吐量,降低交易成本,同时继承以太坊主网的强大安全性。Starknet 由 StarkWare Industries 公司开发和维护。

Starknet 的核心概念与技术原理

Starknet 的运作基于其创新的 STARK (Scalable Transparent ARgument of Knowledge) 密码学证明系统。

  • Validity-Rollup (ZK-Rollup):

      Starknet 将数千甚至数万笔交易打包("rollup")到链下进行处理和计算。

      然后,它生成一个简洁、可验证的加密证明 (STARK proof),证明这些链下交易的计算是正确且有效的。

      最后,Starknet 将这个 STARK 证明以及少量的状态更新数据提交到以太坊主网。

      优势: 以太坊主网只需验证这个单个的 STARK 证明,而不是验证每一笔原始交易。这大大减少了主网的负担,从而实现大规模扩容,同时保留了以太坊 L1 的安全保障。即使 L2 出现问题,用户也可以通过这个证明在 L1 上取出资金。

  • STARK 证明系统:

       STARK 是一种零知识证明 (ZKP) 技术,由 StarkWare 团队开发。

       可扩展性 (Scalable): STARK 证明的验证时间几乎与被证明的计算规模无关,这意味着即使处理的交易量非常大,验证时间也不会显著增加。

      透明性 (Transparent): STARK 证明系统不需要“可信设置”(trusted setup),这避免了潜在的中心化风险和信任假设。

       抗量子性: STARK 算法具有一定的抗量子计算能力,这使其在长期安全性方面具有优势。

  • Cairo 编程语言:

     Starknet 的智能合约不是用 Solidity 编写的,而是用一种名为 Cairo 的图灵完备编程语言编写。Cairo 是专门为生成 STARK 证明而设计的,它允许开发者编写可以有效证明的通用计算程序。

      Cairo 1.0 是其升级版本,设计灵感来源于 Rust,旨在提高开发体验和安全性。

Starknet 的优势

    极高的可扩展性: 通过链下计算和 STARK 证明,Starknet 能够实现比以太坊主网高出数千倍的交易吞吐量,为未来数十亿用户的大规模采用奠定基础。

    低廉的交易费用: 交易在链下处理并打包,大大降低了每笔交易的 Gas 成本。

    继承以太坊安全性: 作为 Validity-Rollup,Starknet 的安全性最终由以太坊主网保证,因为它将 STARK 证明提交到 L1 进行验证。

    通用计算能力: Cairo 语言的图灵完备性意味着开发者可以在 Starknet 上部署任何类型的 dApp,而不受特定用例的限制。

    无需许可: 任何开发者都可以部署智能合约,任何用户都可以使用网络。

    隐私增强潜力: 零知识证明技术本身也为未来的隐私功能提供了基础。

Starknet 的生态系统

      Starknet 正在构建一个充满活力的生态系统,吸引了众多项目在其上部署和开发:

      DeFi 应用: 包括各种去中心化交易所(DEX)、借贷协议、资产管理工具等。

      NFT 市场和游戏: 由于其高吞吐量和低成本,Starknet 非常适合高频的 NFT 铸造、交易和区块链游戏。

      基础设施: 钱包(如 Argent X, Braavos)、区块浏览器、数据分析工具、开发工具等。

      开发者工具: 提供 Cairo 语言的开发环境、SDKs 和文档。

Starknet 的发行机构与代币情况:STRK

      Starknet 由 StarkWare Industries 公司开发。StarkWare 是零知识证明领域的先驱,也是 STARK 技术的发明者和主要推动者。STRK 是 Starknet 的原生加密货币代币。

  • 代币用途:

        交易费用(Gas 费): 用户需要用 STRK 来支付在 Starknet 上进行交易和执行智能合约的 Gas 费。

        治理: STRK 持有者拥有对 Starknet 协议的治理权,可以参与投票,对协议的升级、参数调整和社区资金分配等重要决策进行影响。

        质押(未来规划): 预计未来 STRK 将用于质押,以参与 Starknet 的共识机制和安全性维护,并获得奖励。

        去中心化测序器(Sequencer)和证明者(Prover)激励: 随着 Starknet 的进一步去中心化,STRK 将用于激励运行网络节点(Sequencer 和 Prover)的参与者,以确保网络的活跃性和健康运行。

STRK

      Starknet 是以太坊 L2 扩容领域的重要创新者,通过其独特的 STARK 证明技术和 Cairo 语言,为 DeFi、NFT 和 Web3 应用提供了强大的可扩展性、低成本和以太坊级别的安全性。STRK 代币作为其核心资产,在支付 Gas 费、参与治理和激励网络参与者方面发挥着关键作用。随着以太坊生态的不断发展,Starknet 有望在实现大规模采用方面扮演越来越重要的角色。