StarkEx es un motor de escalabilidad de capa 2 que está en vivo en la red principal de Ethereum. StarkWare desarrolló StarkEx, un motor de escalabilidad para intercambios de criptomonedas. StarkEx permite a los intercambios ofrecer operaciones no custodiadas en grandes volúmenes con costos reducidos y alta liquidez. StarkEx actualmente admite tokens ETH, ERC-20 y ERC-721, y puede admitir fácilmente tokens en otras blockchains compatibles con EVM.

¿Qué es StarkEx?

StarkEx es un marco que facilita el desarrollo de soluciones de escalado específicas de la aplicación y con permiso. StarkEx es un motor escalable diseñado específicamente para abordar los requisitos únicos de las aplicaciones, incluidos los juegos y DeFi. StarkEx es el motor de escalado de Validium L2 en la red principal de Ethereum que ha sido adaptado para acomodar Dapps específicos con permiso. Proyectos como dYdX, ImmutableX, DeversiFi y numerosos otros colaboradores lo utilizan para implementar sus ideas, principalmente para casos de uso comercial. La mayoría de los protocolos están construidos en este L2 específico, que es responsable de la generación de volumen de negociación real y la ejecución de transacciones. StarkEx introduce el comercio no custodio escalable en los intercambios de criptomonedas utilizando la tecnología de prueba de conocimiento cero STARK.

Antecedentes de StarkEx

StarkEx es una plataforma madura implementada en Ethereum Mainnet desde junio de 2020 e introducida en un modelo de negocio SaaS. Es un producto de Starkware, una empresa de ZK-rollup fundada en 2018 por Eli Ben-Sasson, Michael Riabzev, Uri Kolodny y Alessandro Chiesa. Eli co-inventó STARK, FRI y Zerocash y es un científico fundador de Zcash. Ha estado explorando la criptografía y las pruebas de conocimiento cero de integridad computacional desde que obtuvo su doctorado en Ciencias de la Computación Teórica de la Universidad Hebrea en 2001.

Uri Kolodny es un emprendedor en serie que cofundó muchas empresas tecnológicas, incluyendo OmniGuide y Mondria. Michael cofundó StarkWare y desarrolló e implementó el sistema zk-STARK para la integridad computacional de conocimiento cero. Alessandro cofundó StarkWare, co-inventó el protocolo Zerocash y escribió Libsnark, la principal herramienta de código abierto para pruebas concisas de conocimiento cero.

Starkware es un pionero en el diseño de rollup basado en conocimiento cero. Ejemplos de aplicaciones implementadas en StarkEx incluyen dYdX (comercio perpetuo), Immutable y Sorare (creación e intercambio de NFT), DeversiFi (comercio al contado) y Celer (agrupación de DeFi). Se resolvieron más de 50 millones de transacciones de StarkEx en testnets públicas y privadas de Ethereum antes de la implementación de la Mainnet.

Productos de Starkware: StarEx, StarkNet y ZK-STARK

STARKs (Scalable, Transparent Argument of Knowledge) es un sistema de prueba que facilita la verificación y validación de la computación. Permite el procesamiento de una extensa computación, la generación de una prueba de la corrección de la computación y la verificación subsiguiente de la prueba en pocos pasos. StarkWare ofrece dos soluciones para escalar Ethereum con STARKs: StarkEx y Starknet.

StarkEx

StarkEx es una solución de escalado específica de la aplicación Ethereum destinada a reducir costos y aumentar la velocidad de las transacciones para las dApps incorporadas. El equipo de StarkWare es responsable de administrar StarkEx, que lanzó su mainnet en junio de 2020. StarkEx mejora la eficiencia de Ethereum consolidando numerosas transacciones en un solo bloque. Emplea una tecnología conocida como rollup de conocimiento cero, que ofrece pruebas matemáticas de que las transacciones son legítimas. Dependiendo de los requisitos específicos de la aplicación, StarkEx puede realizar transacciones a una velocidad de 15,000 a 50,000 por segundo (tps).

StarkNet

El equipo de StarkWare también diseñó Starknet, que lanzó su mainnet alpha en noviembre de 2021. A diferencia de StarkEx, Starknet está fuera de la supervisión del personal de StarkWare. Starknet es una solución de escala descentralizada para Ethereum Layer 2 que opera de manera análoga a las redes públicas como Ethereum sin permiso.

Usando la tecnología de conocimiento cero (zk), Starknet mejora la experiencia del usuario en Ethereum y reduce los costos de utilidad. Emplea Cairo, un lenguaje de programación nativo. El soporte del protocolo para la abstracción de cuentas es una característica notable. Esta función permite a los usuarios administrar sus cuentas utilizando un contrato inteligente. El ecosistema de Starknet actualmente tiene un valor total bloqueado (TVL) de $251.95 millones.

StarkEx y StarkNet

StarkEx y Starknet son soluciones de escalabilidad basadas en STARK. Ambas ofrecen escalabilidad, costos mínimos de gas y seguridad; sin embargo, sus patrones de interoperabilidad y requisitos operativos son diferentes. StarkEx puede ser la solución óptima para una aplicación principalmente autocontenida y se alinea con las API que StarkEx ofrece. Starknet puede ser más apropiado para un protocolo que requiere interacción sincrónica con otros protocolos o tiene requisitos que exceden los de StarkEx.

A diferencia de StarkEx, donde las aplicaciones son responsables de transmitir transacciones, los secuenciadores de Starknet agrupan las transacciones y las envían para que sean procesadas y verificadas. (StarkWare es actualmente responsable de operar los secuenciadores de Starknet para descentralizarlos en el futuro.) Starknet admite el modo de disponibilidad de datos de rollup, que implica escribir el estado del rollup en Ethereum junto con las pruebas STARK.

Funciones de StarkEx

StarkEx ofrece una solución de escalabilidad que incluye alta capacidad de procesamiento, bajos cargos de gas, seguridad a nivel de Ethereum, auto-custodia y rápida integración, entre otras características y beneficios. StarkEx facilita la ejecución de cualquier lógica arbitraria mediante contratos inteligentes para casos de uso específicos, incluyendo trading y NFTs.

Disponibilidad de datos: Rollup, Validium

Esta función ejecuta transacciones fuera de la cadena en una sidechain, como StarkEx, en lugar de la ejecución en cadena, como Optimistic Rollups, bajo el protocolo Validium. El ZK rollup reduce el tiempo de conexión entre L1 y L2 a minutos, en lugar de una semana, como en el Optimistic Rollup.

Volición

StarkEx no limita a los usuarios a una opción específica de disponibilidad de datos, lo que significa que los usuarios pueden elegir entre dos opciones (Rollups o Validium) para realizar transacciones adaptadas a sus requisitos de seguridad y tarifas de gas.

Escala masiva

La clave del potencial de escala sustancial de StarkEx reside en la asignación asimétrica de la computación entre su Probador fuera de la cadena y el Verificador en la cadena. El Probador fuera de la cadena maneja lotes extensos de transacciones y produce una prueba STARK. El verificador en la cadena evalúa la prueba STARK a través de una serie de procedimientos de computación. Esto facilita una escala extensa fuera de la cadena, donde ejecutamos cálculos sustanciales, cuya integridad se mantiene en la cadena con requisitos mínimos de procesamiento.

Auto custodia

StarkEx facilita aplicaciones descentralizadas de auto custodia y utiliza métodos avanzados de anti-censura para garantizar que los activos de los usuarios permanezcan constantemente bajo su control.

ZK-STARK

ZK-STARK significa Argumento de Conocimiento Transparente y Escalable de Cero Conocimiento. StarkWare desarrolló ZK-STARKs, que utilizan álgebra contemporánea y pruebas criptográficas novedosas para salvaguardar la privacidad y la integridad de las computaciones en blockchain. ZK-STARKs permiten a las blockchains enviar computaciones a un único demostrador STARK fuera de la cadena, que utiliza un Verificador STARK en cadena para comprobar la integridad de esas computaciones.

Beneficios de ZK-STARK

ZK-STARKs proporcionan beneficios únicos:

Escalable

ZK-STARKs demuestran una generación y verificación de pruebas más rápida para tamaños de testigo más grandes. La escalabilidad de zk-STARK depende de tres factores críticos:

• la complejidad del probador
• la complejidad del verificador
• la complejidad de la comunicación

Estas dimensiones y otros factores determinan colectivamente la eficiencia y el ritmo de funcionamiento de zk-STARK. Los recursos computacionales y el tiempo necesarios para que el probador produzca una prueba se llaman complejidad del probador. La complejidad del verificador es la cantidad de tiempo y recursos computacionales requeridos para que el verificador valide la prueba del probador. La complejidad de la comunicación es la cantidad de datos intercambiados entre el probador y el verificador durante la verificación de la prueba. ZK-STARK pretende ser simple en términos de comunicación.

Transparente

ZK-STARKs generan parámetros públicos utilizando randomización públicamente verificable, lo que reduce la dependencia de la centralización y mejora la transparencia. zkSTARK elimina la necesidad de una fase de preparación confiable mediante el empleo de aleatoriedad públicamente verificable para generar los parámetros utilizados en el sistema de prueba. El sistema se vuelve más transparente y la ausencia de una fase de configuración confiable en zkSTARK elimina el riesgo asociado con participantes comprometidos.

Seguridad post-cuántica

La computación cuántica es un paradigma que utiliza los principios de la mecánica cuántica para procesar información de una manera imposible para las computadoras clásicas. Esto se conoce como seguridad poscuántica. Esta propiedad permite que las computadoras cuánticas ejecuten categorías específicas de cálculos de manera exponencialmente más rápida que las computadoras clásicas. zkSTARKs están diseñados para ser invulnerables a los ataques de las computadoras cuánticas, que pueden comprometer esquemas criptográficos específicos. zkSTARKs ofrecen una defensa más efectiva contra la amenaza de los avances en la computación cuántica.

¿Qué es el token STRK?

STRK es el mecanismo para pagar tarifas para habilitar la operación de la red, mantener y asegurar la red permitiendo el staking para consenso y decidiendo sobre los valores y objetivos tecnológicos de Starknet mediante votación para propuestas de gobernanza.

Inicialmente, las tarifas de Starknet solo se pagaban en Ether (ETH) por el uso de STRK como tarifa de transacción. STRK y ETH son los métodos actuales de pago para las tarifas de transacción de la red. El secuenciador receptor convierte una parte de las tarifas pagadas en STRK a ETH para cubrir los costos de gas de Ethereum L1. Estos costos deben pagarse en ETH debido a las pautas del protocolo de Ethereum.

Debido a la introducción de mecanismos de participación, los usuarios podrían asegurar sus tokens STRK para apoyar las operaciones de la red y recibir recompensas. Para proporcionar cobertura para fines de participación, es necesario apostar STRK para ciertos servicios esenciales para la seguridad y funcionalidad de Starknet. Puede haber múltiples proveedores para la secuenciación, la provisión de disponibilidad de datos, servicios de demostración STARK y consenso temporal de L2 antes de la finalidad de L1.

Es posible que sea necesario un umbral mínimo de apoyo de tokens para las propuestas de mejora de Starknet. Se requerirá votar, ya sea directamente o a través de la delegación, para implementar cambios en el protocolo que sean críticos para su seguridad, funcionalidad y mantenimiento.

Recaudación de fondos e inversores

StarkNet cuenta con 33 inversores, entre los que se encuentran Sequoia Capital y Paradigm como los principales. Otros inversores destacados incluyen Tiger Global, Greenoaks, Coatue, Multicoin Capital, Vitalik Buterin, ConsenSys y Polychain Capital. Hasta la fecha, StarkNet ha recaudado más de $250 millones. La empresa recaudó $100 millones en mayo de 2022, aumentando su valoración a $8 mil millones desde $2 mil millones. Sequoia Capital lideró la ronda, precedida por una ronda de financiación de Serie C de $50 millones encabezada por Alameda Research y Founders Fund en noviembre de 2021. DVCV y Wing VC lideraron la ronda de financiación de Serie B de StarkNet el 24 de marzo de 2021, lo que resultó en una inversión de $75 millones. StarkNet aseguró $30 millones en la ronda de financiación de Serie A en septiembre de 2018, con Paradigm como el principal inversor.

Distribución y Suministro

StarkWare generó inicialmente diez mil millones de tokens de Starknet en mayo de 2022, acuñados en la cadena de bloques el 30 de noviembre de 2022. La distribución de los diez mil millones de tokens que actualmente existen ha sido o se pretende que sea como sigue:

Todos los tokens asignados a inversores y contribuyentes tempranos están sujetos al siguiente programa de bloqueo, donde los porcentajes se basan en el suministro total de tokens, para alinear los incentivos a largo plazo con los intereses de la comunidad de Starknet:

• A partir del 15 de abril de 2024, se desbloqueará hasta el 0,64% (64 millones de tokens) el día 15 de cada mes hasta el 15 de marzo de 2025, lo que totaliza el 7,68% (768 millones de tokens).
• A partir del 15 de abril de 2025, se desbloqueará hasta un 1,27% (127 millones de tokens) el 15 de cada mes hasta el 15 de marzo de 2027, con un total de 30,48% (3.048 mil millones de tokens).

¿Cómo funciona StarkEx?

StarkEx es un motor escalable específicamente diseñado para abordar los requisitos únicos de aplicaciones, incluidos los juegos y DeFi. Hay dos métodos distintos para implementar las soluciones de capa dos: ZK-Rollup o disponibilidad de datos de Validium. Cuando StarkEx está en modo de "rollup", Ethereum se actualiza para reflejar cambios en los saldos de los usuarios. Los datos se publican en modo "validium" al Comité de Disponibilidad de Datos (DAC), un grupo de administradores de confianza. Un componente externo y un componente en cadena comprenden este sistema. El componente externo u off-chain mantiene el estado, ejecuta las transacciones y transmite la actualización de estado al componente en cadena. Además, este componente es responsable del estado y los activos del sistema y de la transferencia de confirmación. A continuación se presentan los procedimientos que emplea StarkEx:

Validación

El operador (p. ej., un intercambio) procesa las transacciones de usuario transmitidas al servicio StarkEx. StartEx valida las transacciones en dos etapas: validaciones secuenciales y validaciones paralelas sin estado, como rangos de valor y formato. La latencia de respuesta es de 100-200 milisegundos para hasta 1,000 transacciones enviadas en paralelo.

Después de que la puerta de enlace confirma que la transacción ha pasado la validación inicial, el usuario puede estar seguro de que la transacción se ejecutará y que la transacción está completa. Los usuarios pueden presentar la transacción en su totalidad en la interfaz de la aplicación sin esperar la finalización en la cadena.

Batching

StarkEx valida y agrupa todas las transacciones según criterios más intrincados. Debido a que los antecedentes de una transacción determinan con frecuencia su validez, esta etapa de validación es secuencial en lugar de paralela. Cada transacción validada se agrupa en un lote por el servicio StarkEx, que actualiza los saldos pertinentes. La latencia observable de esta fase de validación puede ser de unos minutos o llegar hasta cuatro horas, dependiendo de cuándo se inserta la transacción, al final o al inicio de la cola.

Generando Prueba

El servicio StarkEx genera una prueba STARK que atestigua la validez de las transacciones en el lote y la transmite en la cadena después de agrupar las transacciones.

Verificación en cadena

Un contrato inteligente de verificación en la cadena recibe la prueba STARK después de generar la prueba de la validez de las transacciones previstas en la cadena. Después de verificar la prueba, se almacena en la cadena un compromiso con los nuevos estados de saldo.

Aplicación StarkEx y Disponibilidad de Datos

StarkEx proporciona a los desarrolladores aplicaciones para integrar su propio StarkEx con sus aplicaciones. StarkEx es utilizado por destacados actores de la industria, incluyendo Sorare, Dydx, Immutable X, Opera y DeversiFi. Cuando el desarrollador comienza a trabajar con StarkEx, se le otorga su contrato L1 StarkEx y una instancia de StarkEx en la red de prueba. Sin embargo, los usuarios deben ser conscientes de que pueden recuperar sus fondos en cualquier momento si la aplicación no funciona correctamente y que tienen control sobre sus fondos.

En este sentido, StarkEx ofrece dos enfoques distintos para implementar soluciones de capa dos: ZK-Rollup o disponibilidad de datos Validium. Las aplicaciones StarkEx deben mantener una disponibilidad constante de los datos del usuario para garantizar la autogestión, la redundancia y la ausencia de confianza. La disponibilidad de datos garantiza que el estado almacenado en las bóvedas de los usuarios esté completamente sincronizado con el estado mantenido por StarkEx, y que el árbol de saldos completo esté perpetuamente accesible, lo que garantiza que los usuarios puedan verificar su custodia de dinero si StarkEx deja de funcionar.

Modo de Disponibilidad de Datos

StarkEx admite los siguientes modos de disponibilidad de datos: ZK-Rollup y Validium, que respaldan StarkEx Perpetual y StarkEx Spot. El modo Volition, que permite la utilización de bóvedas ZK-Rollup y Validium en su aplicación, permite a los usuarios seleccionar el rango de bóveda para cada activo que poseen. También permite el almacenamiento de datos. Sin embargo, es menos popular que la opción anterior, ya que solo StarkEx Spot lo respalda exclusivamente.

Zero-Knowledge Rollups

Zero-knowledge rollups, o ZK-rollups, emplean criptografía avanzada y matemáticas denominadas “pruebas de conocimiento cero” para autenticar la legitimidad de cada transacción. Los ZK rollups son la solución de escalado de Ethereum preferida entre los defensores de la descentralización y la seguridad. StarkEx y zkSync ejemplifican soluciones de Capa 2 que emplean rollups de conocimiento cero. En el ZK-Rollup de StarkEx, el programa Cairo garantiza que los datos necesarios para reconstruir el árbol de balances L2 de Merkle se difundan en cadena como calldata.

Mientras ocurre un ZK-rollup, el operador crea una prueba de validez (SNARK o STARK) para la raíz del estado. Esto muestra al contrato inteligente de rollup en Ethereum que la raíz del estado recibida proviene de un conjunto válido de transacciones. Esto hace imposible que el operador transmita una raíz de estado inválida. Los ZK-rollups emplean dos formas de pruebas de validez: SNARK y STARK. ZK Sync, Scroll y Polygon ZkEVM utilizan SNARKs, mientras que StarkNet y StarkEx emplean STARKS.

ZK-Rollup opera sin la necesidad de confianza. Todos los datos necesarios para reclamar los fondos del usuario durante un evento de escape son accesibles y transparentes en la cadena de bloques. A pesar de esta ventaja, la desventaja de este modo es que cada bóveda modificada en el lote incurre en una tarifa de gas. En lotes en los que cambian numerosos estados de bóveda, el gasto de un evento de actualización de estado se refiere predominantemente a la disponibilidad de datos en lugar de la verificación de la prueba.

Validium

El modo de disponibilidad de datos alternativo es Validium. Una prueba criptográfica verifica que el cálculo se ejecutó con precisión en este modo de datos. En la utilización de los almacenes Validium, los saldos de los usuarios permanecen sin revelar en la cadena. En su lugar, se envían a varias entidades de buena reputación y confiables, como los miembros del Comité de Disponibilidad de Datos (DAC). Una actualización de estado que refleja los saldos revisados de todas las cuentas de clientes después del procesamiento por lotes de transacciones se considera genuina y se acepta en la cadena solo si un quórum de miembros del comité respalda la actualización de estado. Ellos confirman formalmente que conocen todos los saldos de almacén actualizados y que los verificadores de disponibilidad han ordenado el nuevo estado.

A diferencia de ZK-rollups, que incurren en tarifas de gas, el pago por los datos en cadena no es necesario. Durante la actualización del estado en cadena, la mayor parte del gas se gasta en la verificación de pruebas. Confidencialmente, la información de saldo de los usuarios se mantiene fuera de la cadena por un comité de entidades confiables en lugar de en cadena. La desventaja de esta opción es que utilizar un DAC requiere confiar en los miembros del comité.

Sobre el Comité de Disponibilidad de Datos (solo Validium)

Un DAC comprende un colectivo de individuos u organizaciones. Los miembros del DAC se comprometen a proporcionar redundancia e inmutabilidad en el almacenamiento de datos para aplicaciones impulsadas por StarkEx, garantizando la disponibilidad constante de datos. Los miembros del DAC son terceros autónomos que consienten en recibir y retener cada actualización de estado en nombre de los operadores. Un miembro del DAC se compromete a publicar las actualizaciones de estado en la cadena si un operador (o StarkWare) se desconecta, asegurando que los usuarios puedan acceder constantemente a sus fondos, lo cual es esencial para la custodia propia. El DAC comprende a Consensys, Chainstack, StarkWare y numerosas entidades distinguidas más.

Conclusión

StarkEx es una colección de herramientas críticas que un proyecto puede utilizar para lograr un cómputo fuera de la cadena rentable. La solución L2 ofrece escalabilidad, precios de gas reducidos y seguridad, pero posee requisitos operativos y marcos de interoperabilidad distintos.