基于 StarkEx 系统的去中心化交易所 DeversiFi 每秒可处理 9000 笔交易,「链下数据版的 ZK Rollup 」究竟有何魔力?

更深入了解 StarkEx,请阅读《以太坊扩容引擎 StarkEx 新推出的混合数据解决方案 Volition 是什么?为什么值得关注?

撰文:Paul Veradittakit,区块链投资机构 Pantera Capital 合伙人

扩容是区块链当前面临的主要难题之一。比特币每秒可以处理 7 笔交易,以太坊每秒可以处理约 15 笔交易,与 Visa 每秒最高可处理 2.4 万笔交易相比,实在是相形见绌。很多 DeFi 服务,尤其是交易所,也受到了限制,因为其处理交易的速度不够快或者无法提供足够的流动性,也就很难实现规模化运营。

为解决扩容问题,有一种方案是采用可扩展的加密证明系统,例如 SNARK 和 STARK。这些先进的加密工具使验证者能够高效的验证一大批交易的计算完整性(computational integrity),方式是通过一个简洁的证明,这个证明可以在指数级的短时间内在链上得到证实。 STARK 是一种无需信任的轻量级密码证明系统,可用于证明批量事务(例如交易和付款)的计算完整性,以及需要存储在区块链上的其他记录的计算完整性。其效率有多高?比当今任何其他可用的验证者快 20 倍。

StarkEx 是一个采用 STARK 技术来支持去中心化交易所的平台。交易被发送到一个链下的云服务,后者验证这些批量交易,并生成一个证实每批次的完整性的证据(STARK)。然后这个证据被发送到公链上的某个智能合约,该合约会验证此证据,并存储一个对帐户余额的新状态的承诺。事务(transation)历史可以存储在链上,也可以存储在链下。最关键的是,与原生的检查每一笔事务相比,验证一批交易会带来对数级的扩容(或「指数级提速」),且不会损害计算完整性。

StarkEx 的架构带来两大好处:

  • 速度更快。由于不是逐一验证每笔事务,而是一批事务一起被验证,因此 StarkEx 可以在更短的时间内处理多得多的事务。测试表明,它每秒可以处理 9,000 多笔自保管的交易,比原生的以太坊高出好几个数量级。此外,就 StarkEx 而言,9,000 并不是其上限:实际上,区块链资源不再是 StarkEx 能力的瓶颈,而是云上验证者服务的规模决定了其吞吐量。
  • 自保管(self-custody)。大多数交易所会保管用户的资产,以确保其具有流动性,不管区块链速度是高是低,交易仍可以执行。 StarkEx 的可扩容性解决方案,使用户可以一直自我保管其资产,从而为其资产提供了更好的安全保证。即使交易所运营者和 STARK 背后的零知识证明研发机构 StarkWare 倒闭,用户也可以随时带着他们的资产离开。

上周,在以太坊主网上部署了第一个 StarkEx 系统,支持去中心化交易所 DeversiFi。 DeversiFi 每秒可以处理 9,000 笔交易,并且是完全的非保管模式,这使其区别于托管型交易所。后者应为 2014 年以来超过 14 亿美元的加密资产的损失负责。

StarkEx 是 STARK 的一个强大用例,它大大提高了交易速度,并为去中心化交易所提供了保管保障。其增强的可扩容性和安全性是一个很大的进步:既在去中心化领域提供与传统金融交易所相同的功能,同时又能保障用户对其资产的完整所有权。

提升 DeFi 交易速度

Visa 是全球使用率最高的电子结算平台之一,每秒最高可处理 2.4 万笔交易。而比特币每秒仅能处理 7 笔交易,以太坊每秒仅能处理约 15 笔交易。对去中心化金融(DeFi)和去中心化应用 (Dapp) 而言,若要达到和传统线上支付平台一样的普及度和通用性,关键是要能以同样方式实现扩容,速度和效率不再成为痛点。对于每天支持成千上万用户的交易所而言,最重要的是找到一种安全高效的方法来记录数据,并广播至全网节点。另外,交易所还需要流动性来支持其经营规模;交易速度过慢会伤害流动性,所以,必须找到一种更快的替代方案。

拖累比特币和以太坊等区块链网络速度的根本原因是包容性责任(Inclusive Accountability)——要求接入互联网的每个人都可以验证整个区块链的完整性,比如就用一台笔记本电脑。这严重限制了系统的扩展性(例如 100 倍),而 Visa 可以轻松地做到这一点(通过购买大型计算机)。区块链可扩容性的问题并不新鲜,人们已为此努力多时。有一些流行的方法是采用修改后的共识算法,但这样经常遇到一个问题——为效率而牺牲太多的安全性。另一个受欢迎的解决方案是闪电网络,通常被称为 Layer 2 解决方案,该方案采用链下支付通道来加快交易的速度,在一段时间后再向全网广播一个最终的交易历史。尽管如此,闪电网络和其他共识算法的底层证明和验证协议的计算成本是非常昂贵的,这也产生了延迟。

怎样做得更好?

近年来加密学中最受欢迎的一个技术进步,就是零知识证明(ZKP), 包括 ZK-SNARKs 和 ZK-STARKs。零知识的意思是,证据仅证明了计算陈述本身,别无其它。举个例子:「我有超过 100 美元」这一陈述的零知识证明,可以让他人验证该陈述正确与否,但他们不会知道我是有 101 美元还是 1,000,001 美元。ZKP 系统近年来取得快速进步,StarkWare 联合创始人兼总裁、Zcash 创始科学家 Eli Ben-Sasson 在《加密证明的寒武纪大爆炸》(The Cambrian Explosion of Crypto Proofs )一文中详细讨论了其演变和分类。

如何采用 ZKP 实现区块链的扩容?

StarkEx 是一个平台,它使用 STARK 技术,让加密货币交易所可以更好的扩容,并实现非保管的交易。STARK (即可扩容的透明知识论点)是 SNARK 的一种变体,不需要一个被信任的设置,并且比传统的 SNARK 更快、更轻便。它满足了同样的功能——即证明某事的知识,且未暴露任何其他信息——但却更高效。

StarkEx 包含一个链上组件和一个链下组件。当某用户进行一笔交易时,交易将被发送到 StarkEx 云(链下)执行。当有足够的交易到达时,云服务会将最近的交易聚成一批,检查所有交易是否具有适当的加密签名、余额是否足够等,并创建一个有效性证明(STARK)以证明这一批交易的完整性。

然后,该服务将证据和一个对该系统数据的新状态的承诺发送到区块链上的 StarkEx Verifier 智能合约。 在这里,一个验证者将检查获得的证据,如果它被证实,则附在证据上的承诺将存储在链上。StarkEx 支持 ZK-Rollup 模式(交易历史存储在链上)或 Validium 模式(交易历史和余额由 StarkEx 运营者和一个数据可得性委员会存储在链下)。

Pantera 合伙人:简述以太坊扩容新星 StarkEx 工作原理与进展StarkEx 基础设施,来源: StarkEx Blog

本质上来说,StarkEx 提供了 Layer 2 方案的一种变体,它通过在链下处理批量交易,高效地证明其有效性,然后同时而高效地验证整批交易的证据,从而实现更高的交易吞吐量。这带来了两个主要好处:

  1. 总体上更快的交易速度。因为并非每笔交易都需要在整个网络中一个一个的验证,并且使用 STARK 进行批量验证的效率很高,所以,配备 StarkEx 的系统可以在单位时间内处理多得多的交易。
  2. 交易所可以不用保管用户的资产。如果缺少合适的可扩容的基础设施,而又要确保充分的流动性,交易所不得不一直保管着用户的资产,这种情况下很容易遭到金融攻击和灾难事件。STARK 可以高效地证明所有权并在总体上加快交易速度,因此使得交易者可以自己保管其资产,这意味着交易者在全部时间段都保持对其所有资产的保管。交易所无需保管交易者的资产,因为不存在因可扩容性差而带来的流动性低的问题。

它的实际运行效果如何?

StarkEx 上周三在以太坊主网推出其平台,支持去中心化交易所 DeversiFi。 DeversiFi 采用 StarkEx 的可扩容平台,使用户可以高速的、在深层次的流动性中交易。

得益于 StarkEx 的高速度,DeversiFi 每秒可以处理超过 9,000 笔交易,相比原始的以太坊每秒 15 笔交易的处理速度,这是一个巨大的飞跃。由于 StarkEx 的非保管性质,DeversiFi 还可为用户资产提供更强的安全性保障。自 2014 年以来,中心化交易所保管的加密资产已经遭遇了近 14 亿美元的失窃或流失。DeversiFi 通过 StarkEx 可以确保用户资产始终可用,因为用户资产不必由交易所保管。相反,为了保证足够的流动性,它们还从中心化和自保管服务汇集了更多的流动性。 此外,由于 STARK 的安全和匿名性保证,DeversiFi 无需 KYC (了解客户身份),也不会向公众暴露任何交易信息。

DeversiFi 将 StarkEx 作为助力交易的基础平台,仅凭这一点,DeversiFi 就能提供闪电般的交易、自保管资产的交易和高水平的用户流动性,并增强了安全、隐私和简便。

下一步的进展

StarkEx 会逐步演变,支持更多的资产和功能。

将于今年秋天启动的 Immutable (Gods Unchained) NFT (非同质代币)交易所,将得到一个 StarkEx 系统的助力。以太坊对同质代币交易的吞吐量的支持就非常弱,对非同质代币的制约则更多,而 StarkEx 不仅减轻了此类交易的麻烦,也缓解了其铸币的困难。 上周,StarkWare 团队在以太坊主网上展示了他们可以轻松的让庞大的 Reddit 社区(被称为 subreddit)的用户群入圈。

StarkEx 还将支持现货交易以外的功能。一个自然的进展就是支持正在不断扩张的 DeFi:永续合约、合成资产等。

总结

DeFi 生态系统要想与传统电子金融服务相匹敌,区块链可扩容性难题是一个最大的挑战。随着 DeFi 在人气和用户多样性方面不断取得进步,越来越多的用户需要更快的交易速度、更高的流动性、更好的套利机会以及高频交易机会。区块链开发人员必须找出以太坊上通用结算的可扩容解决方案,以太坊每秒最多只能处理 15 笔交易。

STARK 是一种功能强大的加密工具,可以在高安全性的保证下更快地验证交易,从而使整个支付过程更具可扩容性。StarkEx 对 STARK 的采用,使交易所可以每秒处理超过 9000 笔交易,并允许用户完全自行保管其资产,且不影响交易所的流动性和速度。StarkEx 以 DeversiFi 为用例在以太坊主网上的启动,展示了一种比以往更具可扩容性、私有性和安全性的新型交易所。这是一个巨大的进步:既获得与传统金融系统相同的安全性和速度保证,又从根本上改善了所有权的保障。

来源链接:veradiverdict.substack.com