StarkEx est un moteur de scalabilité de couche 2 en direct sur le réseau principal Ethereum. StarkWare a développé StarkEx, un moteur de scalabilité pour les échanges de crypto-monnaies. StarkEx permet aux échanges d'offrir des transactions non-custodiales en grande quantité avec des coûts réduits et une liquidité élevée. StarkEx prend actuellement en charge les jetons ETH, ERC-20 et ERC-721, et peut facilement prendre en charge les jetons sur d'autres blockchains compatibles avec EVM.

Qu'est-ce que StarkEx ?

StarkEx est un cadre qui facilite le développement de solutions de mise à l'échelle spécifiques à une application et permissionnées. StarkEx est un moteur évolutif spécialement conçu pour répondre aux exigences uniques des applications, y compris les jeux et la DeFi. StarkEx est le moteur d'évolutivité Validium L2 sur le réseau principal Ethereum qui a été adapté pour accueillir des Dapps permissionnées spécifiques. Des projets tels que dYdX, ImmutableX, DeversiFi, et de nombreux autres collaborateurs l'utilisent pour déployer leurs idées, principalement pour des cas d'utilisation commerciale. La majorité des protocoles sont construits sur ce L2 spécifique, qui est responsable de la génération du volume de trading réel et de l'exécution des transactions. StarkEx introduit le trading non-custodial évolutif sur les bourses de cryptomonnaies en utilisant la technologie de preuve de connaissance zéro STARK.

Contexte de StarkEx

StarkEx est une plateforme mature déployée sur le réseau principal Ethereum depuis juin 2020 et introduite selon un modèle commercial SaaS. C'est un produit de Starkware, une entreprise ZK-rollup fondée en 2018 par Eli Ben-Sasson, Michael Riabzev, Uri Kolodny et Alessandro Chiesa. Eli a co-inventé STARK, FRI et Zerocash et est un scientifique fondateur de Zcash. Il explore la cryptographie et les preuves de connaissance nulle de l'intégrité computationnelle depuis l'obtention de son doctorat en informatique théorique de l'Université hébraïque en 2001.

Uri Kolodny est un entrepreneur en série qui a co-fondé de nombreuses entreprises technologiques, dont OmniGuide et Mondria. Michael a co-fondé StarkWare et a développé et implémenté le système zk-STARK pour l'intégrité computationnelle sans connaissance. Alessandro a co-fondé StarkWare, co-inventé le protocole Zerocash et rédigé Libsnark, l'outil open-source de premier plan pour des preuves succinctes sans connaissance.

Starkware est un pionnier dans la conception de rollup basée sur la connaissance nulle. Des exemples d'applications déployées sur StarkEx incluent dYdX (trading perpétuel), Immutable et Sorare (création et trading de NFT), DeversiFi (trading spot) et Celer (pooling DeFi). Plus de 50 millions de transactions StarkEx ont été résolues sur des testnets Ethereum publics et privés avant le déploiement du Mainnet.

Produits Starkware : StarEx, StarkNet et ZK-STARK

STARKs (Scalable, Transparent Argument of Knowledge) est un système de preuve qui facilite la vérification et la validation des calculs. Il permet le traitement d'un calcul étendu, la génération d'une preuve de la correction du calcul et la vérification ultérieure de la preuve en quelques étapes. StarkWare propose deux solutions pour mettre à l'échelle Ethereum avec STARKs : StarkEx et Starknet.

StarkEx

StarkEx est une solution de mise à l'échelle spécifique à une application Ethereum destinée à réduire les coûts et à augmenter la vitesse des transactions pour les dApps incorporées. L'équipe de StarkWare est responsable de l'administration de StarkEx, qui a lancé son mainnet en juin 2020. StarkEx améliore l'efficacité d'Ethereum en consolidant de nombreuses transactions dans un seul bloc. Il utilise une technologie appelée rollup de connaissance nulle, qui offre une preuve mathématique que les transactions sont légitimes. En fonction des besoins spécifiques de l'application, StarkEx peut effectuer des transactions à un taux de 15 000 à 50 000 par seconde (tps).

StarkNet

L'équipe StarkWare a également conçu Starknet, qui a lancé son alpha mainnet en novembre 2021. Contrairement à StarkEx, Starknet est en dehors de la supervision du personnel de StarkWare. Starknet est une solution de mise à l'échelle décentralisée pour Ethereum Layer 2 qui fonctionne de manière analogue aux réseaux publics tels qu'Ethereum sans permission.

En utilisant la technologie du savoir nul (zk), Starknet améliore l'expérience utilisateur sur Ethereum et réduit les coûts d'utilisation. Il utilise Cairo, un langage de programmation natif. Le support du protocole pour l'abstraction de compte est une fonctionnalité notable. Cette fonction permet aux utilisateurs d'administrer leurs comptes en utilisant un contrat intelligent. L'écosystème Starknet a actuellement une valeur totale verrouillée (TVL) de 251,95 millions de dollars.

StarkEx et StarkNet

StarkEx et Starknet sont toutes deux des solutions de scalabilité basées sur STARK. Les deux offrent une scalabilité, des coûts de gaz minimaux et une sécurité minimale ; cependant, leurs modèles d'interopérabilité et leurs exigences opérationnelles diffèrent. StarkEx peut être la solution optimale pour une application principalement autonome et s'aligne sur les API qu'elle offre. Starknet peut être plus approprié pour un protocole qui nécessite une interaction synchrone avec d'autres protocoles ou qui a des exigences supérieures à celles de StarkEx.

Contrairement à StarkEx, où les applications sont responsables de la transmission des transactions, les séquenceurs de Starknet regroupent les transactions et les envoient pour être traitées et vérifiées. (StarkWare est actuellement responsable de l'exploitation des séquenceurs de Starknet pour les décentraliser à l'avenir.) Starknet prend en charge le mode de disponibilité des données de rollup, qui implique d'écrire l'état du rollup sur Ethereum conjointement avec les preuves STARK.

Fonctionnalités StarkEx

StarkEx offre une solution de mise à l'échelle qui comprend une haute capacité de traitement, des frais de gaz faibles, une sécurité de niveau Ethereum, une auto-garde, une intégration rapide, entre autres fonctionnalités et avantages. StarkEx facilite l'exécution de toute logique arbitraire par des contrats intelligents pour des cas d'utilisation spécifiques, y compris le commerce et les NFT.

Disponibilité des données: Rollup, Validium

Cette fonctionnalité exécute des transactions hors chaîne sur une sidechain, telle que StarkEx, au lieu d'une exécution sur chaîne, comme les Optimistic Rollups, sous le protocole Validium. Le ZK rollup réduit le temps de pontage entre L1 et L2 à quelques minutes, contrairement à une semaine, comme dans l'Optimistic Rollup.

Volonté

StarkEx ne limite pas les utilisateurs à une option spécifique de disponibilité des données, ce qui signifie que les utilisateurs peuvent choisir entre deux options (Rollups ou Validium) pour effectuer des transactions adaptées à leurs besoins en matière de sécurité et de frais de gaz.

Échelle massive

La clé du potentiel d'échelle substantiel de StarkEx réside dans l'allocation asymétrique de calcul entre son Prover hors chaîne et son Vérificateur sur chaîne. Le Prover hors chaîne gère de vastes lots de transactions et produit une preuve STARK. Le vérificateur sur chaîne évalue la preuve STARK à travers une série de procédures de calcul. Cela facilite une mise à l'échelle hors chaîne étendue, dans laquelle nous exécutons des calculs substantiels, dont l'intégrité est ensuite maintenue sur chaîne avec des exigences de traitement minimales.

Auto-garde

StarkEx facilite les applications décentralisées auto-gérées et utilise des méthodes avancées anti-censure pour garantir que les actifs des utilisateurs restent constamment sous leur contrôle.

ZK-STARK

ZK-STARK signifie Zero-Knowledge Scalable Transparent Argument of Knowledge. StarkWare a développé ZK-STARKs, qui utilisent une algèbre contemporaine et des preuves cryptographiques fraîches pour protéger la confidentialité et l'intégrité des calculs de blockchain. Les ZK-STARKs permettent aux blockchains d'envoyer des calculs à un unique prouveur STARK hors chaîne, qui utilise un vérificateur STARK sur chaîne pour vérifier l'intégrité de ces calculs.

Avantages de ZK-STARK

Les ZK-STARK offrent des avantages uniques:

Évolutif

Les ZK-STARK démontrent une génération de preuve et une vérification plus rapides pour des tailles de témoins plus grandes. La scalabilité du zk-STARK dépend de trois facteurs critiques :

• la complexité du prover
• la complexité du vérificateur
• la complexité de la communication

Ces dimensions et d'autres facteurs déterminent collectivement l'efficacité et la rapidité de fonctionnement de zk-STARK. Les ressources de calcul et le temps nécessaires au prouveur pour produire une preuve sont appelés complexité du prouveur. La complexité du vérificateur est la quantité de temps et de ressources de calcul nécessaires au vérificateur pour valider la preuve du prouveur. La complexité de communication est la quantité de données échangées entre le prouveur et le vérificateur lors de la vérification de la preuve. ZK-STARK est censé être simple en termes de communication.

Transparent

Les ZK-STARKs génèrent des paramètres publics en utilisant une randomisation publiquement vérifiable, ce qui réduit la dépendance à la centralisation et améliore la transparence. zkSTARK élimine la nécessité d'une phase de préparation de confiance en utilisant une randomisation publiquement vérifiable pour générer les paramètres utilisés dans le système de preuve. Le système devient plus transparent, et l'absence d'une phase de configuration de confiance dans zkSTARK élimine le risque associé aux participants compromis.

Sécurité Post-Quantique

L'informatique quantique est un paradigme qui utilise les principes de la mécanique quantique pour traiter l'information d'une manière impossible pour les ordinateurs classiques. Cela est connu sous le nom de sécurité post-quantique. Cette propriété permet aux ordinateurs quantiques d'exécuter des catégories spécifiques de calculs de manière exponentiellement plus rapide que les ordinateurs classiques. Les zkSTARKs sont conçus pour être imperméables aux attaques des ordinateurs quantiques, qui peuvent compromettre des schémas cryptographiques spécifiques. Les zkSTARKs offrent une défense plus efficace contre la menace des avancées de l'informatique quantique.

Qu'est-ce que le jeton STRK?

STRK est le mécanisme permettant de payer les frais pour permettre le fonctionnement du réseau, de maintenir et sécuriser le réseau en autorisant le jalonnement pour le consensus et en décidant des valeurs de Starknet et des objectifs technologiques en votant pour les propositions de gouvernance.

Initialement, les frais de Starknet étaient payés uniquement en Ether (ETH) pour l'utilisation de STRK en tant que frais de transaction. STRK et ETH sont les méthodes actuelles de paiement des frais de transaction du réseau. Le séquenceur récepteur convertit une partie des frais payés en STRK en ETH pour couvrir les coûts de gaz Ethereum L1. Ces coûts doivent être payés en ETH conformément aux directives du protocole Ethereum.

En raison de l'introduction de mécanismes de mise en jeu, les utilisateurs peuvent sécuriser leurs jetons STRK pour soutenir les opérations réseau et recevoir des récompenses. Pour fournir une couverture aux fins de la mise en jeu, il est nécessaire de miser des STRK pour certains services essentiels à la sécurité et à la fonctionnalité de Starknet. Plusieurs fournisseurs pour le séquençage, la fourniture de données de disponibilité, les services de STARK-proving et le consensus temporaire L2 peuvent exister avant la finalité L1.

Un seuil de support minimal du token peut être nécessaire pour des propositions visant à améliorer Starknet. Un vote, soit directement soit par délégation, sera nécessaire pour mettre en œuvre des changements dans le protocole qui sont critiques pour sa sécurité, sa fonctionnalité et son entretien.

Collecte de fonds et investisseurs

StarkNet compte 33 investisseurs, dont Sequoia Capital et Paradigm en tant qu'investisseurs principaux. Parmi les autres investisseurs notables, on trouve Tiger Global, Greenoaks, Coatue, Multicoin Capital, Vitalik Buterin, ConsenSys et Polychain Capital. À ce jour, StarkNet a levé plus de 250 millions de dollars. L'entreprise a levé 100 millions de dollars en mai 2022, portant sa valorisation à 8 milliards de dollars contre 2 milliards de dollars. Sequoia Capital a dirigé le tour, précédé d'une levée de fonds de série C de 50 millions de dollars dirigée par Alameda Research et Founders Fund en novembre 2021. DVCV et Wing VC ont dirigé le tour de financement de série B de StarkNet le 24 mars 2021, ce qui a entraîné un investissement de 75 millions de dollars. StarkNet a sécurisé 30 millions de dollars lors du tour de financement de série A en septembre 2018, avec Paradigm en tant qu'investisseur principal.

Distribution et Approvisionnement

StarkWare a initialement généré dix milliards de jetons Starknet en mai 2022, frappés sur la blockchain le 30 novembre 2022. La distribution des dix milliards de jetons actuellement en circulation a été ou est prévue comme suit :

Tous les jetons attribués aux investisseurs et aux premiers contributeurs sont soumis au calendrier de blocage suivant, où les pourcentages sont basés sur l'offre totale de jetons, pour aligner les incitations à long terme avec les intérêts de la communauté Starknet.

• À partir du 15 avril 2024, jusqu'à 0,64 % (64 millions de jetons) seront débloqués le 15 de chaque mois jusqu'au 15 mars 2025, pour un total de 7,68 % (768 millions de jetons).
• À partir du 15 avril 2025, jusqu'à 1,27 % (127 millions de jetons) seront débloqués le 15 de chaque mois jusqu'au 15 mars 2027, pour un total de 30,48 % (3,048 milliards de jetons).

Comment fonctionne StarkEx ?

StarkEx est un moteur scalable spécialement conçu pour répondre aux exigences uniques des applications, y compris les jeux et la DeFi. Il existe deux méthodes distinctes pour la mise en œuvre des solutions de couche deux: le ZK-Rollup ou la disponibilité des données Validium. Lorsque StarkEx est en mode "rollup", Ethereum est mis à jour pour refléter les changements dans les soldes des utilisateurs. Les données sont publiées en mode "validium" au sein du Comité de disponibilité des données (DAC), un groupe d'administrateurs de confiance. Ce système comprend un composant externe et un composant sur chaîne. Le composant externe ou hors chaîne maintient l'état, exécute les transactions et transmet la mise à jour de l'état au composant sur chaîne. De plus, ce composant est responsable de l'état et des actifs du système ainsi que de la confirmation des transferts. Les procédures suivantes sont utilisées par StarkEx:

Validation

L'opérateur (par exemple, une bourse) traite les transactions des utilisateurs transmises au service StarkEx. StarkEx valide les transactions en deux étapes : validations séquentielles et validations parallèles sans état, telles que les plages de valeurs et la mise en forme. La latence de réponse est de 100 à 200 millisecondes pour jusqu'à 1 000 transactions envoyées en parallèle.

Après que la passerelle confirme que la transaction a réussi la validation initiale, l'utilisateur peut être certain que la transaction sera exécutée et que la transaction est terminée. Les utilisateurs peuvent présenter la transaction dans son ensemble dans l'interface de l'application sans attendre la finalisation onchain.

Groupage

StarkEx valide et regroupe toutes les transactions selon des critères plus complexes. Parce que les antécédents d'une transaction déterminent fréquemment sa validité, cette étape de validation est séquentielle plutôt que parallèle. Chaque transaction validée est regroupée dans un lot par le service StarkEx, qui met à jour les soldes pertinents. La latence observable de cette phase de validation peut être de quelques minutes ou aussi élevée que quatre heures, selon le moment où la transaction est insérée, à la fin ou au début de la file d'attente.

Génération de la preuve

Le service StarkEx génère une preuve STARK qui atteste de la validité des transactions dans le lot et la transmet sur la chaîne après avoir regroupé les transactions.

Vérification sur chaîne

Un contrat intelligent de vérification sur chaîne reçoit la preuve STARK après avoir généré une preuve de la validité des transactions prévues sur chaîne. Un engagement envers les nouveaux états de solde est stocké sur chaîne après la vérification de la preuve.

Application StarkEx et Disponibilité des Données

StarkEx fournit aux développeurs des applications pour intégrer leur propre StarkEx avec leurs applications. StarkEx est utilisé par des acteurs majeurs de l'industrie, notamment Sorare, Dydx, Immutable X, Opera et DeversiFi. Lorsque le développeur commence à travailler avec StarkEx, il se voit attribuer son contrat StarkEx L1 et une instance StarkEx sur le testnet. Cependant, les utilisateurs doivent être conscients qu'ils peuvent récupérer leurs fonds à tout moment si l'application ne fonctionne pas correctement et qu'ils ont le contrôle sur leurs fonds.

Dans ce contexte, StarkEx propose deux approches distinctes pour la mise en œuvre de solutions de couche deux : ZK-Rollup ou la disponibilité des données Validium. Les applications StarkEx doivent maintenir une disponibilité constante des données utilisateur pour assurer l'autogestion, la redondance et la confiance. La disponibilité des données garantit que l'état stocké dans les coffres des utilisateurs est entièrement synchronisé avec l'état maintenu par StarkEx, et que l'arbre des soldes complets est perpétuellement accessible, assurant aux utilisateurs de pouvoir vérifier leur garde de fonds si StarkEx cesse de fonctionner.

Mode de disponibilité des données

StarkEx prend en charge les modes de disponibilité des données suivants : ZK-Rollup et Validium, que StarkEx Perpetual et StarkEx Spot approuvent. Le mode Volition, qui permet l'utilisation à la fois des coffres-forts ZK-Rollup et Validium au sein de votre application, permet aux utilisateurs de sélectionner la plage de coffres-forts pour chaque actif qu'ils possèdent. Il permet également le stockage des données. Cependant, il est moins populaire que l'option précédente, car seul StarkEx Spot le prend en charge exclusivement.

Zero-Knowledge Rollups

Les rollups à connaissance nulle, ou ZK-rollups, utilisent une cryptographie avancée et des mathématiques appelées “preuves de connaissance nulle” pour authentifier la légitimité de chaque transaction. Les rollups ZK sont la solution d'échelle Ethereum préférée par les défenseurs de la décentralisation et de la sécurité. StarkEx et zkSync sont des exemples de solutions de couche 2 utilisant des rollups à connaissance nulle. Dans le rollup ZK StarkEx, le programme Cairo garantit que les données nécessaires pour reconstruire l'arbre de Merkle des soldes L2 sont diffusées sur la chaîne en tant que données d'appel.

Pendant qu'un ZK-rollup est en cours, l'opérateur crée une preuve de validité (SNARK ou STARK) pour la racine de l'état. Cela montre au contrat intelligent de rollup sur Ethereum que la racine de l'état reçue provient d'un ensemble valide de transactions. Cela rend impossible pour l'opérateur de transmettre une racine d'état invalide. Les ZK-rollups utilisent deux formes de preuves de validité : SNARK et STARK. ZK Sync, Scroll et Polygon ZkEVM utilisent des SNARKs, tandis que StarkNet et StarkEx utilisent des STARKS.

ZK-Rollup fonctionne sans nécessité de confiance. Toutes les données nécessaires pour récupérer les fonds des utilisateurs lors d'un événement d'évasion sont accessibles et transparentes sur la blockchain. Malgré cet avantage, l'inconvénient de ce mode est que chaque coffre-fort modifié dans le lot entraîne des frais de gaz. Dans les lots où de nombreux états de coffre-fort changent, les dépenses liées à la mise à jour de l'état sont principalement liées à la disponibilité des données plutôt qu'à la vérification de la preuve.

Validium

Le mode de disponibilité des données alternatives est Validium. Une preuve cryptographique vérifie que le calcul a été exécuté avec précision dans ce mode de données. Dans l'utilisation des coffres-forts Validium, les soldes des utilisateurs restent confidentiels on-chain. Au lieu de cela, ils sont envoyés à plusieurs entités réputées et fiables, telles que les membres du Comité de disponibilité des données (DAC). Une mise à jour de l'état reflétant les soldes révisés de tous les comptes clients après le traitement par lots des transactions est considérée comme authentique et acceptée on-chain uniquement si un quorum de membres du comité approuve la mise à jour de l'état. Ils confirment formellement qu'ils connaissent tous les soldes de coffres-forts mis à jour et que les vérificateurs de disponibilité ont mandaté le nouveau statut.

Contrairement aux ZK-rollups, qui entraînent des frais de gaz, le paiement pour les données on-chain est inutile. Pendant la mise à jour de l'état on-chain, la plupart des gaz sont dépensés pour la vérification de la preuve. En toute confidentialité, les informations de solde des utilisateurs sont conservées hors chaîne par un comité d'entités de confiance plutôt que sur la chaîne. L'inconvénient de cette option est que l'utilisation d'un DAC nécessite la confiance dans les membres du comité.

À propos du comité de disponibilité des données (uniquement Valdiium)

Un DAC comprend un collectif d'individus ou d'organisations. Les membres du DAC s'engagent à fournir une redondance et une absence de confiance dans le stockage des données pour les applications alimentées par StarkEx, garantissant une disponibilité constante des données. Les membres du DAC sont des tiers autonomes qui consentent à recevoir et conserver chaque mise à jour d'état au nom des opérateurs. Un membre du DAC s'engage à publier les mises à jour d'état sur la chaîne si un opérateur (ou StarkWare) devient hors ligne, garantissant que les utilisateurs peuvent accéder en permanence à leurs fonds, ce qui est essentiel pour l'auto-garde. Le DAC comprend Consensys, Chainstack, StarkWare et de nombreuses autres entités estimées.

Conclusion

StarkEx est un ensemble d'outils essentiels qu'un projet peut utiliser pour obtenir une informatique hors chaîne rentable. La solution L2 offre une évolutivité, des prix du gaz réduits et une sécurité, mais elle possède également des exigences opérationnelles distinctes et des cadres d'interopérabilité.