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。
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