挑戰所有 Rollup 擴容方案，StarkNet 有何優勢？

此前 StarkWare 推出的交易所擴容方案 StarkEx 其實只是 StarkNet 的一個應用場景。

撰文：潘致雄

終於，零知識證明研究機構 StarkWare 也表示將爲以太坊研發基於 ZK Rollup 概念的 Layer 2 擴容網絡，取名爲 StarkNet，並同時公開了詳細的路線圖，將以四步走的方式逐漸實現去中心化並完善應用生態。

其實 StarkWare 之前已經推出過完整的 Layer 2 解決方案 Volition （Validium），並與多個機構合作推出專門用於交易所場景的 StarkEx 技術，dYdX、DeversiFi 和 Immutable 是其合作伙伴。

所以也可以理解爲，StarkEx 只是 StarkNet 的一個具體的應用場景，是 StarkWare 用來試水基於 STARK 的 Rollup 技術是可以運用在複雜的交易邏輯（現貨、衍生品、NFT）和轉賬場景中的。

StarkEx 還在迭代更新

畢竟以太坊生態的基礎設施更新幾乎完全依賴於 Rollup 了，很多研發資源、投資人都傾注到了這個方向，好像大家都在將之前的擴容方案改名，一定要蹭上 Rollup 的名字纔行。比如昨天，擴容方案 Cartesi 也宣佈要推出他們專用的 Cartesi Rollup 方案。StarkWare 也不能免俗，提到了 ZK Rollup 才感覺是完成了任務。

從具體的技術分類來說，StarkNet 更接近於 Rollup 概念之下的 ZK Rollup，也就是 Matter Labs、路印或 Hermez 等團隊研究的方向。不過差別在於 StarkNet 在 ZK （零知識證明）的部分採用了 STARK 技術，而非更常見的 SNARK。

通過公司名字中就能看出，StarkWare 這家機構就是爲了研發下一代零知識證明技術 STARK 的。此前最流行的零知識證明技術是 zk-SNARK （簡潔的非交互式零知識證明），缺點是需要進行可信初始化，也可能是非量子安全的，所以 zk-STARK （簡潔的全透明零知識證明）的誕生就是爲了優化和解決此前這些缺點的。

直面挑戰當下所有的 Rollup 擴容方案

與 StarkNet 方案最類似的應該是 Matter Labs 的 zkSync，畢竟他們都在努力搭建一個通用型的 ZK Rollup 網絡和應用生態。但是從 Layer 2 生態角度來說，StarkNet 是所有 Rollup 擴容方案的勁敵，畢竟大家的目標用戶高度重疊，即現在以及未來所有的以太坊應用生態開發者和用戶。

不過有意思的是，幾乎所有 ZK Rollup 方案都是從交易或轉賬場景切入，然後再探索通用應用的，這可能是因爲設計和研發通用型零知識證明技術難度較大，比如 Matter Labs （zkSync 1.0 只支持轉賬）、StarkWare （從 StarkEx 到 StarkNet）、路印（目前僅支持交易和轉賬）、Hermez （目前只支持轉賬）、ZKSwap （目前只支持交易）等。

不過具體來看，最值得對比的還是 StarkNet 和 zkSync。

1. 零知識證明技術

但是這兩個方案還是存在一些差異的，特別是在零知識證明技術的選擇上。StarkWare 當然選擇了他們引以爲豪的新一代零知識證明方案 STARK，此前還發布了基於以太坊的開源工具 ethSTARK，他們稱自己的 prover （檢驗器）比其他任何的要快 20 倍，並且提供了量子安全的簽名。

而 Matter Labs 採用的 SNARK 的優勢則是驗證體積更小，性能更佳。

2. 編程語言

另一方面，編程語言上他們也都創造了自己獨有的框架，StarkWare 採用了圖靈完備的高級編程語言和框架 Cairo，用來生成通用計算的 STARK 證明，目前已在主網上線，後續還將推出 alpha 測試版的基於 Cairo 的 Generic Proof Service （通用驗證服務，簡稱 GPS），讓開發者可以使用 Cairo 建立自己的通用應用，實現任何業務邏輯。

而 Matter Labs 則開發了自己的 Zinc 框架，目前已更新到 0.2.x 版本。根據去年底在 zkSummit 上官方演講的內容來看，zkSync 很快就能支持非圖靈完備的智能合約，而圖靈完備的支持在不久之後就會開發完成並進入測試階段。

3. 當前進度

目前 StarkNet 的第一批應用 StarkEx 已經上線了主網，實現了交易所（DeversiFi）相關的業務邏輯。而 Matter Labs 的 zkSync 1.0 主網版本僅支持了轉賬功能，也和 Gitcoin 合作了兩次以實現更低成本的捐助。

後續 StarkNet 的路線圖相當清晰，官方已經制定了四階段路線，也給出了一些大概的時間，完整版最終上線至少是 2022 年。但是 Matter Labs 目前尚未對外公開過很多關於路線圖的細節，也可能是因爲技術還處於比較早期的階段，變數會比較大。

4. 擴容效能

StarkNet 表示根據之前在主網上的測試效果來看，單次交易可以驗證處理 3 萬筆交易，換算一下也就是約 3000 TPS （每秒交易數），每筆交易的 gas 消耗最低是 315。相比之下，在 Layer 1 的單筆轉賬交易的 Gas 消耗至少是 2.1 萬，其他 ERC-20 代幣可能會更高。

這其實和 zkSync 的最大擴容能力是幾乎一樣的，之前 zkSync 也表示能達到 3000 TPS 左右。而且其他的幾個 Rollup 也都是相同數量級的擴容能力，這也就代表了 Rollup 這類擴容方案都存在着這樣的一個天花板。如果想突破這個天花板只能依賴於 Plasma、狀態通道或其他技術了。

還有一個問題是，理論最大值如何成爲鏈上真實的情況，可能還有很多工程開發上的難度，也可能會隨着 Layer 2 網絡中應用邏輯的複雜度提升而無法達到理論最大值。

5. 原生代幣

StarkNet 尚未公開該項目是否會發行原生代幣，而且 StarkWare 也沒有相關的歷史經驗。不過對於一個二層網絡而言，肯定是需要一套經濟系統的，要麼直接用以太坊作爲治理和價值流轉的載體，要麼就只能發行協議的原生代幣了。

而 Matter Labs 曾在線上活動中向鏈聞表示，zkSync 將推出原生代幣，用來實現該網絡中的共識，也可以加快交易確認速度，「共識協議會協商出每一個區塊的出塊人，由它生成證明，並提交到以太坊網絡當中。這是治理無需許可的二層協議最直接的方法，因此我們的確需要這樣的代幣。」

務實的四階段規劃

StarkWare 爲 StarkNet 設計了一條更清晰和明確的路徑，分四階段實現，既能兼顧初期的開發進度，又能兼顧長期的目標：去中心化、透明、開放、無需許可、無需信任。

第一階段：地基（已經實現）

StarkNet 表示他們的第一階段其實已經完成了，三個重要組件都已經完善，包括編程語言 Cairo、零知識證明 STARK 的技術棧，以及具體的第一個專注交易場景的應用 StarkEx。

Cairo 是 StarkWare 開發的圖靈完備的高級編程語言和框架，用來生成通用計算的 STARK 證明，從而避免了零知識證明技術中複雜的電路設計，開發者可以在鏈外生成證明，鏈上進行驗證。

STARK 技術棧主要是零知識證明方面的研究了，主攻的方向是驗證效率、量子安全、開源、更可信，但即便如此其效率和體積還是可能會不如老一代零知識證明技術 SNARK。

StarkEx 是 StarkNet 的第一個應用，目前已經通過三次合作涉足了三個領域和方向，包括現貨交易（DeversiFi）、衍生品交易（dYdX）、NFT 交易市場（Immutable）。

第二階段：行星（單應用 Rollup）

StarkWare 認爲該階段最快可能在近幾個月內上線，以實現單個應用在單個節點的模式下運作，不同應用開發者可以建立自己獨立的 StarkNet 網絡，運行單個應用。

第三階段：星座（多應用 Rollup）

該階段最快在今年末上線，以實現在同一個網絡中多個應用共同工作，但是操作節點或者說節點運營商可能是單個的，暫時無法完全去中心化。

當這個目標實現後，各個應用之間的可組合性就能體現出來，直接在這個 StarkNet 網絡中直接交互，不需要用 Layer 1 纔可以跨應用。

第四階段：宇宙（去中心化 Rollup）

該階段可能要到 2022 年才能實現。不僅可以在同一個 StarkNet 網絡中運行多個應用，這個網絡的運營權限也會去中心化，任何人都可以運營成爲一個 Layer 2 網絡的守護者，保護網絡的安全。

官方表示這部分還在研發階段，也會設計代幣經濟學來激勵去中心化 StarkNet 網絡的貢獻者和守護者，以確保高效、公平和安全。