通往StarkNet的道路：一个无许可的STARK驱动的L2 ZK-Rollup

通往 StarkNet 的道路：一个无权限的 STARK 支持的 L2 ZK-Rollup

享受以太坊的安全性与 ZK-Rollup 的扩展性

TL;DR

我们正在分四个步骤构建 StarkNet：

• 步骤 0 — 基础（已完成*）
• 步骤 I — 行星：单应用 Rollup
• 步骤 II — 星座：多应用 Rollup
• 步骤 III — 宇宙：去中心化 Rollup

我们预计在短短几个月内完成步骤 I，并在 2021 年底之前顺利推进到步骤 II 和 III。

引言

StarkWare 正在构建 StarkNet，一个去中心化、无权限和抗审查的 STARK 支持的 L2 ZK-Rollup，支持以太坊上的通用计算。它基于图灵完备的 Cairo 语言。

开发者、用户和 StarkNet 节点将能够完成在无权限 L2 Rollup 上所期望的所有任务：开发者可以构建实现其商业逻辑的应用程序，并将其部署在 StarkNet 上。用户可以像现在与以太坊互动一样，向 StarkNet 发送交易以供执行。StarkNet 节点和参与者将通过加密经济激励确保网络高效公平地运行。

所有 StarkNet 交易将定期批处理，其有效性将通过 STARK 证明进行验证，以便在以太坊上审核。由于验证 STARK 证明所需的计算工作相比之下是指数级小，StarkNet 将以数量级扩展以太坊。

由于所有 StarkNet 状态转换都将经过 STARK 证明，因此只有有效的状态转换将被以太坊接受。重构完整 StarkNet 状态所需的所有数据将在链上发布。任何人都能够运行自己的 StarkNet 节点。这些特性将使 StarkNet 同样安全且无权限，正如以太坊一样。

我们已经坚持了三年，并且在将“月亮数学”转变为生产级高效软件运行于以太坊的过程中，取得了一些显著的里程碑。StarkWare 的做法是先解决困难的问题，构建核心技术，然后以部分的方式逐步发布到生产环境。我们将继续采用这种方式，直到将 StarkNet 完成。

步骤 0 — 基础

StarkWare 已经在 StarkNet 上奠定了一些重要的基础。

Cairo

Cairo 是我们的图灵完备高层语言和框架，用于生成通用计算的 STARK 证明。开发者可以使用 Cairo 来定义任何商业逻辑，而不是手动构建复杂的“电路”或 AIR，证明将在链下进行并在链上验证。Cairo 已在 主网 上生产运行，并且也 向开发者开放。

在接下来的几周内，我们将在公共以太坊测试网上发布 Cairo 泛用证明服务（GPS）的 Alpha 版本。这将允许开发者使用 Cairo 构建自己的应用程序，实施他们所希望的任何商业逻辑。他们将向 GPS 发送其 Cairo 代码以进行证明，然后在链上进行验证。

GPS 使得单一证明能够断言全部独立应用程序的执行完整性，因此能使这些应用程序之间分摊证明验证的Gas费用。

Cairo 和 GPS 是 StarkNet 的基础 — 我们外部化这两个工具的决定使开发者能够早期接触这些技术，不仅为了让他们能够开始构建，还能让他们影响 StarkNet 的演变。

我们将根据开发者社区的需求和反馈继续发展 Cairo。我们将通过新特性、语法和内置函数来增强这门语言，以改善其可用性，并继续开发和改进 Cairo 工具：编译器、跟踪器/调试器，以及与常见 IDE 的集成。

StarkNet 将在底层运行 Cairo。

STARK 软件栈

StarkWare 开发了生态系统中最强大的证明系统，并且它在 主网上运营 已经几个月。StarkWare 还开发了 ethSTARK，我们的开源证明器，其速度比其他任何证明器快 20 倍；它提供了 零知识和后量子安全的签名。

我们的清晰的 测量 — 而不是外推，也非承诺 — 包括在主网上通过单一证明处理 30 万笔交易，创造了 Rollup 吞吐量的世界纪录：3000 tps。在此过程中，我们达到了 Rollup Gas效率的世界纪录：315 gas/tx，比以太坊 L1 的交易便宜数数量级。

这项技术将成为 StarkNet 去中心化证明层的基石，因此我们将在 StarkNet 的开发过程中发布额外和增强型的证明器（稍后将有更多在即将到来的博客文章中讨论）。

StarkEx

StarkEx 是我们的 L2 扩展引擎。自 2020 年 6 月以来，它一直在为 DeversiFi 的客户在主网上提供服务。它将在短短几周后为 dYdX 和 ImmutableX 提供动力。StarkEx 可以处理复杂的交易逻辑（现货交易、衍生品、NFT）以及支付。

开发 StarkEx 是我们通过真切的应用场景测试工具链，并对其在实际需求下进行检验的方式。实际应用和活跃用户的要求是推动工具成熟和发展的最好助力。它还帮助我们了解哪些方面需要解决，以更好地服务与生态系统 — 例如与钱包和区块浏览器的集成。

StarkEx 是基于 STARK 的 ZK-Rollup 扩展应用的真实示例，并且是首个使用 Cairo 语言在主网上运行的应用程序。因此，它也将是运行在 StarkNet 上的其中一个应用程序。

未来之路

步骤 I — 行星：单应用 Rollup

这一阶段将使开发者能够在 StarkNet 上构建和部署他们自己的可扩展应用程序。

此时，每个 StarkNet 实例将能够运行单个应用程序。不同的实例可以运行不同的应用程序。

StarkNet 框架将包含以下内容：

• 生成任意 Cairo 逻辑的 STARK 证明所需的机制，然后在以太坊上提交和验证它们。
• 与 L1 以太坊的交互：L1 代币的存入和提取、链上数据的发布、保护 StarkNet 用户免受恶意 StarkNet 操作者影响的退出机制等。
• 管理 L2 用户余额，以及应用程序的存储和内存。

开发者将能够专注于构建其应用程序的业务逻辑，然后进入生产阶段：在 StarkNet 上部署并大规模运行。

实现一般计算可扩展 ZK-Rollup 的关键是结合了：

• Cairo，一种通用的图灵完备编程语言
• 我们强大的 STARK 堆栈（证明器和验证器），能够将庞大的计算工作捆绑成单一证明

步骤 II — 星座：多应用 Rollup

下一步将支持在同一 StarkNet 实例上运行多个应用程序，并访问相同的全局 L2 状态。这将使不同应用程序之间具有互操作性，并由于规模经济的改善而降低Gas成本。

Cairo、强大的 STARK 堆栈和 GPS 放大了 StarkNet 在支持多应用 Rollup 时的竞争优势。

在这一阶段，StarkNet 将成为一个完全功能的框架，能在以太坊上运行 多个 应用程序，这些应用程序可以实现任何任意的商业逻辑，并且每个实例由单一操作员管理。

操作员现在可以启动一个 StarkNet 节点，而应用程序开发者可以在其上部署合约。从用户的角度来看，StarkNet 现在看起来和感觉都像以太坊，只是规模更高。

步骤 III — 宇宙：去中心化 Rollup

StarkNet 发展的最后一步是去中心化其操作。

我们现在所面临的一些引人入胜的 R&D 问题包括：(i) 使用 ZK-Rollups 改善共识达成机制，以及 (ii) 设计加密经济机制，以激励去中心化的 StarkNet 贡献者和操作员（交易排序者、证明器等）有效、公平和安全地运作。

结论

StarkWare 正在构建 StarkNet，一个去中心化的无权限 STARK 支持的 L2 ZK-Rollup，基于 Cairo 语言支持通用计算。

StarkNet 将使应用程序能够在不牺牲安全性的情况下扩展，使用户支付合理的交易费用，同时使整个生态系统实现显著增长并兑现其承诺。

我们诚挚地邀请开发者社区 加入我们 这段旅程。

更新（2021 年 11 月）： StarkNet Alpha 已在以太坊主网上上线。

• 原文链接： medium.com/starkware/on-...
• 登链社区 AI 助手，为大家转译优秀英文文章，如有翻译不通的地方，还请包涵～