StarkEx - это механизм масштабируемости Layer-2, который работает на главной сети Ethereum. StarkWare разработала StarkEx - механизм масштабируемости для криптовалютных бирж. StarkEx позволяет биржам предлагать торговлю без кастодии в больших объемах с сниженными затратами и высокой ликвидностью. В настоящее время StarkEx поддерживает токены ETH, ERC-20 и ERC-721, и он легко может поддерживать токены на других совместимых с EVM блокчейнах.

Что такое StarkEx?

StarkEx - это фреймворк, который облегчает разработку прикладных и разрешенных решений масштабирования. StarkEx - масштабируемый движок, специально разработанный для удовлетворения уникальных требований приложений, включая игры и DeFi. StarkEx - это масштабируемый движок Validium L2 на основной сети Ethereum, который был адаптирован для размещения специфических разрешенных Dapp. Проекты, такие как dYdX, ImmutableX, DeversiFi и многочисленные другие сотрудники, используют его для воплощения своих идей, в основном для торговых случаев использования. Большинство протоколов построены на этом конкретном L2, который отвечает за генерацию фактического объема торговли и исполнение транзакций. StarkEx представляет масштабируемую некастодиальную торговлю на криптовалютных биржах с использованием технологии доказательства знаний STARK.

Фон StarkEx

StarkEx - зрелая платформа, развернутая на Ethereum Mainnet с июня 2020 года и представленная на базе бизнес-модели SaaS. Она является продуктом компании Starkware, созданной в 2018 году Эли Бен-Сассоном, Михаэлем Риабцевым, Ури Колодным и Алессандро Кьеза. Эли является соавтором STARK, FRI и Zerocash, а также является основателем Zcash. Он занимается изучением криптографии и доказательств нулевого разглашения вычислительной целостности с момента получения степени доктора философии в теоретической информатике в Ивритском университете в 2001 году.

Uri Kolodny - серийный предприниматель, сооснователь многих технологических компаний, включая OmniGuide и Mondria. Майкл - сооснователь StarkWare, разработал и реализовал систему zk-STARK для нулевого доказательства вычислительной целостности. Алессандро - сооснователь StarkWare, соавтор протокола Zerocash и автор Libsnark, ведущего инструмента с открытым исходным кодом для кратких доказательств некомпрометируемости.

Starkware - это пионер в области разработки роллапов на основе нулевого знания. Примеры приложений, развернутых на StarkEx, включают dYdX (постоянная торговля), Immutable и Sorare (создание и торговля NFT), DeversiFi (торговля на месте) и Celer (объединение DeFi). Более 50 миллионов транзакций StarkEx были разрешены на публичных и частных тестовых сетях Ethereum перед развертыванием Mainnet.

Продукты Starkware: StarEx, StarkNet и ZK-STARK

STARKs (Scalable, Transparent Argument of Knowledge) - это система доказательств, которая облегчает проверку и валидацию вычислений. Она позволяет обрабатывать обширные вычисления, генерировать доказательство правильности вычислений и последующую проверку доказательства всего за несколько шагов. StarkWare предлагает два решения для масштабирования Ethereum с помощью STARKs: StarkEx и Starknet.

StarkEx

StarkEx - это специализированное решение масштабирования Ethereum, предназначенное для снижения затрат и увеличения скорости транзакций для встроенных dApps. Команда StarkWare отвечает за управление StarkEx, который запустил свою основную сеть в июне 2020 года. StarkEx повышает эффективность Ethereum путем объединения множества транзакций в один блок. Он использует технологию, известную как нулевой доказательство, которая предоставляет математическое доказательство легитимности транзакций. В зависимости от требований конкретного приложения, StarkEx может осуществлять транзакции со скоростью от 15 000 до 50 000 в секунду (tps).

StarkNet

Команда StarkWare также разработала Starknet, который запустил свою альфа-основную сеть в ноябре 2021 года. В отличие от StarkEx, Starknet находится за пределами надзора персонала StarkWare. Starknet - это децентрализованное решение масштабирования для Ethereum Layer 2, которое работает аналогично публичным сетям, таким как Ethereum, без разрешения.

С использованием технологии нулевого доказательства (zk) Starknet улучшает пользовательский опыт на Ethereum и снижает затраты на коммунальные услуги. Он использует Cairo, собственный язык программирования. Поддержка протокола абстракции учетной записи является заметной особенностью. Эта функция позволяет пользователям управлять своими учетными записями с помощью смарт-контракта. В экосистеме Starknet в настоящее время общая заблокированная стоимость (TVL) составляет 251,95 миллиона долларов.

StarkEx и StarkNet

StarkEx и Starknet - это оба решения масштабируемости, основанные на STARK. Оба предлагают масштабируемость, минимальные затраты на газ и безопасность; однако их модели взаимодействия и требования к работе различаются. StarkEx может быть оптимальным решением для приложения, которое в основном самодостаточно и соответствует API, предлагаемому StarkEx. Starknet может быть более подходящим для протокола, который требует синхронного взаимодействия с другими протоколами или имеет требования, превышающие требования StarkEx.

В отличие от StarkEx, где приложения отвечают за передачу транзакций, Starknet секвенсоры пакетируют транзакции и отправляют их на обработку и верификацию. (StarkWare в настоящее время отвечает за работу секвенсоров Starknet, чтобы в будущем децентрализовать их.) Starknet поддерживает режим доступности данных на основе rollup, который предполагает запись состояния rollup на Ethereum вместе с доказательствами STARK.

Особенности StarkEx

StarkEx предлагает масштабное решение, которое включает высокую пропускную способность, низкие газовые сборы, безопасность на уровне Ethereum, самостоятельное доверие и быструю интеграцию, среди прочих функций и преимуществ. StarkEx облегчает выполнение любой произвольной логики смарт-контрактами для конкретных случаев использования, включая торговлю и NFT.

Доступность данных: Роллап, Валидиум

Эта функция выполняет транзакции вне блокчейна на боковой цепи, такой как StarkEx, вместо выполнения на блокчейне, как в оптимистических роллапах, по протоколу Validium. ZK rollup уменьшает время связывания между L1 и L2 до нескольких минут, в отличие от недели в оптимистических роллапах.

Воля

StarkEx не ограничивает пользователей определенным вариантом доступности данных, что означает, что пользователи могут выбирать между двумя вариантами (Rollups или Validium) для проведения транзакций, соответствующих их требованиям к безопасности и комиссиям за газ.

Массовый масштаб

Ключ к значительному потенциалу масштабирования StarkEx заключается в асимметричном распределении вычислений между его внебиржевым проводником и внебиржевым верификатором. Внебиржевой проводник обрабатывает обширные пакеты транзакций и создает доказательство STARK. Внебиржевый верификатор оценивает доказательство STARK через серию вычислительных процедур. Это облегчает обширное внебиржевое масштабирование, при котором мы выполняем значительные вычисления, целостность которых затем поддерживается на цепи с минимальными требованиями к обработке.

Self-custody

StarkEx облегчает децентрализованные приложения с самостоятельным хранением и использует передовые методы противоцензурной защиты, чтобы гарантировать, что активы пользователей всегда оставались под их контролем.

ZK-STARK

ZK-STARK означает Zero-Knowledge Scalable Transparent Argument of Knowledge. StarkWare разработала ZK-STARKs, которые используют современную алгебру и новые криптографические доказательства для защиты конфиденциальности и целостности вычислений в блокчейне. ZK-STARKs позволяют блокчейнам отправлять вычисления на один внебиржевой STARK-проверитель, который использует онлайн-проверку STARK для проверки целостности этих вычислений.

Преимущества ZK-STARK

ZK-STARKs обеспечивают уникальные преимущества:

Масштабируемый

ZK-STARKs демонстрируют более быстрое создание доказательств и верификацию для больших размеров свидетельств. Масштабируемость zk-STARK зависит от трех критических факторов:

• сложность доказывающего
• сложность верификатора
• сложность коммуникации

Эти размеры и другие факторы вместе определяют эффективность и скорость работы zk-STARK. Вычислительные ресурсы и время, необходимые для генерации доказательства производителем, называются сложностью производителя. Сложность проверки - это количество времени и вычислительных ресурсов, необходимых для проверки доказательства производителя. Сложность коммуникации - это количество данных, обмениваемых между производителем и проверяющим во время проверки доказательства. ZK-STARK должен быть простым с точки зрения коммуникации.

Прозрачный

ZK-STARKs генерируют общедоступные параметры с использованием общедоступной верификации случайности, что снижает зависимость от централизации и повышает прозрачность. zkSTARK устраняет необходимость в доверенной фазе подготовки, используя общедоступную верификацию случайности для генерации параметров, используемых в системе доказательств. Система становится более прозрачной, и отсутствие доверенной фазы конфигурации в zkSTARK исключает риск, связанный с компрометированными участниками.

Защита от пост-квантовых угроз

Квантовые вычисления - это парадигма, которая использует принципы квантовой механики для обработки информации таким образом, что невозможно для классических компьютеров. Это известно как постквантовая безопасность. Это свойство позволяет квантовым компьютерам выполнять определенные категории вычислений экспоненциально быстрее, чем классические компьютеры. zkSTARKs созданы таким образом, чтобы быть непроницаемыми для атак квантовых компьютеров, которые могут скомпрометировать определенные криптографические схемы. zkSTARKs предлагают более эффективную защиту от угрозы развития квантовых вычислений.

Что такое токен STRK?

STRK - это механизм оплаты комиссий для обеспечения работы сети, поддержания и защиты сети путем стейкинга для достижения консенсуса и определения ценностей и технологических целей Starknet путем голосования за предложения управления.

Изначально комиссии Starknet оплачивались только в эфире (ETH) за использование STRK в качестве комиссии за транзакцию. STRK и ETH являются текущими методами оплаты сетевых комиссий. Получающий последователь преобразует часть оплаченных комиссий в STRK в ETH для покрытия затрат на газ Ethereum L1. Эти затраты должны быть оплачены в ETH в соответствии с руководящими протоколами Ethereum.

В связи с введением механизмов стейкинга пользователи могут обеспечить защиту своих токенов STRK для поддержки операций в сети и получения вознаграждений. Для обеспечения стейкинга STRK необходимо использовать определенные услуги, необходимые для безопасности и функциональности Starknet. Могут существовать несколько поставщиков для последовательности, предоставления данных, проверки STARK и временного консенсуса L2 до окончательности L1.

Для предложений по улучшению Starknet может потребоваться минимальный порог поддержки токенов. Для внесения изменений в протокол, которые критически важны для его безопасности, функциональности и поддержки, требуется голосование, как непосредственное, так и через делегацию.

Привлечение средств и инвесторы

У StarkNet 33 инвестора, в том числе Sequoia Capital и Paradigm в качестве ведущих инвесторов. Среди других известных инвесторов — Tiger Global, Greenoaks, Coatue, Multicoin Capital, Виталик Бутерин, ConsenSys и Polychain Capital. На сегодняшний день StarkNet собрал более 250 миллионов долларов. В мае 2022 года компания привлекла $100 млн, увеличив свою оценку до $8 млрд с $2 млрд. Sequoia Capital возглавила раунд, которому предшествовал раунд финансирования серии C на сумму 50 миллионов долларов США, возглавляемый Alameda Research и Founders Fund в ноябре 2021 года. 24 марта 2021 года DVCV и Wing VC возглавили раунд финансирования StarkNet серии B, в результате которого было инвестировано 75 миллионов долларов. В сентябре 2018 года StarkNet привлекла $30 млн в рамках раунда серии А, а Paradigm выступила в качестве ведущего инвестора.

Распределение и Поставка

StarkWare в начале мая 2022 года сгенерировал десять миллиардов токенов Starknet, отчеканенных на блокчейне 30 ноября 2022 года. Распределение десяти миллиардов токенов, которые в настоящее время существуют, было или предполагается следующим образом:

Все токены, выделенные инвесторам и ранним участникам, подлежат следующему графику блокировки, где проценты основаны на общем объеме токенов, чтобы выровнять долгосрочные стимулы с интересами сообщества Starknet:

• С 15 апреля 2024 года будет разблокировано до 0,64% (64 миллиона токенов) ежемесячно до 15 марта 2025 года, всего 7,68% (768 миллионов токенов).
• Начиная с 15 апреля 2025 года, до 1,27% (127 миллионов токенов) будет разблокировано 15-го числа каждого месяца до 15 марта 2027 года, всего 30,48% (3,048 миллиарда токенов).

Как работает StarkEx?

StarkEx - это масштабируемый движок, специально разработанный для удовлетворения уникальных требований приложений, включая игровые и DeFi. Существуют два отдельных метода реализации решений второго уровня: ZK -Rollup или доступность данных Validium. Когда StarkEx находится в режиме "rollup", Ethereum обновляется для отражения изменений в балансах пользователей. Данные публикуются в режиме "validium" в Комитете доступности данных (DAC), в группе доверенных администраторов. Эта система состоит из внешнего компонента и он-чейн компонента. Внешний или офф-чейн компонент поддерживает статус, выполняет транзакции и передает обновление статуса он-чейн компоненту. Кроме того, этот компонент несет ответственность за состояние системы и активы, а также подтверждает передачу. Ниже приведены процедуры, которые использует StarkEx:

Проверка

Оператор (например, биржа) обрабатывает транзакции пользователей, переданные в сервис StarkEx. StarkEx проверяет транзакции в двух этапах: последовательные проверки и параллельные безсостоятельные проверки, такие как диапазоны значений и форматирование. Задержка ответа составляет 100-200 миллисекунд для до 1 000 транзакций, отправленных параллельно.

После того как шлюз подтвердит, что транзакция прошла начальную валидацию, пользователь может быть уверен, что транзакция будет выполнена и что транзакция завершена. Пользователи могут представить транзакцию в целом в интерфейсе приложения, не ожидая завершения onchain.

Пакетирование

StarkEx проверяет и пакетирует все транзакции в соответствии с более сложными критериями. Поскольку предшествующие события транзакции часто определяют ее допустимость, этап проверки выполняется последовательно, а не параллельно. Каждая проверенная транзакция группируется в пакет StarkEx, который обновляет соответствующие балансы. Заметная задержка этапа проверки может составлять несколько минут или быть такой же высокой, как четыре часа, в зависимости от того, когда транзакция добавляется в конец или начало очереди.

Генерация доказательства

Сервис StarkEx генерирует доказательство STARK, подтверждающее правильность транзакций в пакете, и передает его в цепи после пакетной обработки транзакций.

Проверка на цепи

Умный контракт верификатора on-chain получает доказательство STARK после генерации доказательства правильности намеренных транзакций on-chain. Обязательство по новым состояниям баланса хранится on-chain после проверки доказательства.

StarkEx Приложение и доступность данных

StarkEx предоставляет разработчикам возможность интегрировать свой собственный StarkEx в свои приложения. StarkEx используется ведущими игроками отрасли, включая Sorare, Dydx, Immutable X, Opera и DeversiFi. Когда разработчик начинает работу с StarkEx, ему предоставляется его контракт L1 StarkEx и экземпляр StarkEx на тестовой сети. Однако пользователи должны понимать, что они могут извлечь свои средства в любое время, если приложение работает некорректно, и что у них есть контроль над своими средствами.

В свете этого, StarkEx предлагает два различных подхода для реализации решений второго уровня: ZK-Rollup или доступность данных Validium. Приложения StarkEx должны поддерживать постоянную доступность пользовательских данных, чтобы обеспечить самостоятельное хранение, резервирование и недоверие. Гарантируется доступность данных, что состояние, хранящееся в хранилищах пользователей, полностью синхронизировано со состоянием, поддерживаемым StarkEx, и полное дерево балансов всегда доступно, что обеспечивает возможность пользователям проверить свое владение наличными, если StarkEx прекратит свою работу.

Режим доступности данных

StarkEx поддерживает следующие режимы доступности данных: ZK-Rollup и Validium, которые поддерживают StarkEx Perpetual и StarkEx Spot. Режим Volition, который позволяет использовать как хранилища ZK-Rollup, так и Validium в рамках вашего приложения, позволяет пользователям выбирать диапазон хранилищ для каждого актива, который они имеют. Также позволяет хранить данные. Однако он менее популярен, чем предыдущий вариант, поскольку поддерживается исключительно StarkEx Spot.

Zero-Knowledge Rollups

Zero-knowledge rollups, or ZK-rollups, используют передовую криптографию и математику, называемые «доказательствами нулевого знания», для аутентификации подлинности каждой транзакции. ZK rollups являются предпочтительным масштабируемым решением Ethereum среди сторонников децентрализации и безопасности. StarkEx и zkSync являются примерами Layer 2 решений, использующих нулевые знания. В ZK-Rollup StarkEx программа Cairo гарантирует, что необходимые данные для восстановления Merkle Tree балансов L2 распространяются на цепи в качестве calldata.

Во время выполнения ZK-rollup оператор создает доказательство правильности (SNARK или STARK) для корневого состояния. Это показывает умному контракту rollup на Ethereum, что полученное корневое состояние происходит из допустимого набора транзакций. Это делает невозможным для оператора передачу недопустимого корневого состояния. ZK-rollups используют две формы доказательств правильности: SNARK и STARK. ZK Sync, Scroll и Polygon ZkEVM используют SNARK, тогда как StarkNet и StarkEx применяют STARKS.

ZK-Rollup работает без необходимости доверия. Вся необходимая информация для возврата средств пользователей во время события 'побега' доступна и прозрачна на блокчейне. Несмотря на это преимущество, недостатком этого режима является то, что каждый измененный сейф в пакете влечет за собой комиссию за газ. В пакетах, когда изменяется множество состояний сейфов, расходы на событие обновления состояния в основном относятся к доступности данных, а не к проверке подтверждений.

Validium

Альтернативный режим доступности данных - это Validium. Криптографическое подтверждение подтверждает, что вычисление было выполнено точно в этом режиме данных. При использовании хранилищ Validium балансы пользователей остаются скрытыми на цепи. Вместо этого они отправляются нескольким надежным и надежным сущностям, таким как члены комитета по доступности данных (DAC). Обновление состояния, отражающее пересмотренные балансы всех клиентских счетов после пакетной обработки транзакций, считается подлинным и принимается на цепи только в том случае, если кворум членов комитета поддерживает обновление состояния. Они официально подтверждают, что знают все обновленные балансы хранилища и что верификаторы доступности установили новый статус.

В отличие от ZK-rollups, которые включают газовые сборы, оплата за онлайн-данные необязательна. При обновлении онлайн-состояния большая часть газа расходуется на проверку доказательств. Конфиденциально, информация о балансе пользователей поддерживается вне цепи комитетом доверенных субъектов, а не в цепи. Недостаток этого варианта заключается в том, что использование DAC требует веры в членов комитета.

О комитете по доступности данных (только для Validium)

DAC (распределенная автономная организация) состоит из группы физических лиц или организаций. Члены DAC обязуются обеспечить надежность и отсутствие доверия при хранении данных для приложений, работающих на платформе StarkEx, обеспечивая постоянную доступность данных. Члены DAC являются автономными сторонними участниками, соглашающимися получать и сохранять каждое состояние обновления от имени операторов. Член DAC обязуется публиковать обновления состояния в цепочке блоков, если оператор (или StarkWare) становится недоступным, обеспечивая постоянный доступ пользователей к их средствам, что является важным для самообладания. DAC включает Consensys, Chainstack, StarkWare и множество других уважаемых участников.

Заключение

StarkEx - это набор критически важных инструментов, которыми проект может воспользоваться для достижения экономичного внебиржевого вычисления. Решение L2 предлагает масштабируемость, снижение цен на газ и безопасность, но имеет отдельные операционные требования и фреймворки взаимодействия.