StarkEx - це двошаровий механізм масштабованості, який діє на основній мережі Ethereum. Компанія StarkWare розробила StarkEx, механізм масштабованості для криптовалютних бірж. StarkEx дозволяє біржам пропонувати некастодіальну торгівлю великими обсягами з пониженими витратами та високою ліквідністю. Наразі StarkEx підтримує токени ETH, ERC-20 та ERC-721, а також може легко обробляти токени на інших блокчейнах, які сумісні з EVM.

Що таке StarkEx?

StarkEx - це фреймворк, який сприяє розробці спеціалізованих застосувань та дозволених рішень з масштабування. StarkEx - масштабований двигун, спеціально розроблений для вирішення унікальних вимог застосувань, включаючи гральні та DeFi. StarkEx - це масштабований двигун Validium L2 на головній мережі Ethereum, який був спеціально адаптований для врахування конкретних дозволених Dapps. Проекти, такі як dYdX, ImmutableX, DeversiFi та численні інші співпрацівники, використовують його для впровадження своїх ідей, переважно для випадків використання торгівлі. Більшість протоколів побудовані саме на цьому L2, який відповідає за генерацію фактичного торгового обсягу та виконання транзакцій. StarkEx вводить масштабовану некастодіальну торгівлю на криптовалютних біржах за допомогою технології STARK zero-knowledge proof.

Фон StarkEx

StarkEx - це зріла платформа, розгорнута на основній мережі Ethereum з червня 2020 року і представлена на моделі бізнесу SaaS. Це продукт компанії Starkware, ZK-rollup, заснованої в 2018 році Елі Бен-Сассоном, Майклом Ріабзевим, Урі Колодні та Алессандро Кьезою. Елі співвинайшов STARK, FRI та Zerocash і є засновником Zcash. Він досліджував криптографію та доведення комп'ютерної цілісності з нульовим знанням з моменту отримання докторського ступеня з теоретичної інформатики в Єврейському Університеті в 2001 році.

Урі Колодні - це серійний підприємець, який співзасновав багато технологічних фірм, включаючи OmniGuide та Mondria. Майкл співзаснував StarkWare та розробив та впровадив систему zk-STARK для обчислювальної цілісності з нульовими знаннями. Алессандро співзаснував StarkWare, співвинайшов протокол Zerocash та написав Libsnark, провідний відкритий інструмент для стислих доказів нульових знань.

Starkware - це піонер у проектуванні роллапу на основі нуль-знань. Приклади застосувань, розгорнутих на StarkEx, включають dYdX (вічний торгівля), Immutable та Sorare (створення та торгівля NFT), DeversiFi (торгівля на місці) та Celer (пулінг DeFi). Понад 50 мільйонів транзакцій StarkEx були вирішені на публічних та приватних тестнетах Ethereum до розгортання Mainnet.

Продукти Starkware: StarEx, StarkNet та ZK-STARK

STARKs (Scalable, Transparent Argument of Knowledge) - це система доведення, яка сприяє перевірці та підтвердженню обчислень. Вона дозволяє обробку обширних обчислень, генерацію доведення правильності обчислень та подальшу верифікацію доведення за кілька кроків. StarkWare пропонує два рішення для масштабування Ethereum за допомогою STARKs: StarkEx та Starknet.

StarkEx

StarkEx - це рішення для масштабування Ethereum, призначене для застосувань, яке має на меті зменшити витрати та збільшити швидкість транзакцій для включених додатків. Команда StarkWare відповідає за управління StarkEx, яке запустило свій головний мережу в червні 2020 року. StarkEx підвищує ефективність Ethereum, консолідуючи численні транзакції в один блок. Воно використовує технологію, відому як zero-knowledge rollup, яка надає математичні докази того, що транзакції є законними. Залежно від вимог конкретного застосування, StarkEx може здійснювати транзакції зі швидкістю від 15 000 до 50 000 на секунду (tps).

StarkNet

Команда StarkWare також розробила Starknet, який запустив свою альфа-головну мережу у листопаді 2021 року. На відміну від StarkEx, Starknet знаходиться поза наглядом співробітників StarkWare. Starknet - це децентралізоване масштабування для Ethereum Layer 2, яке працює аналогічно до публічних мереж, таких як Ethereum без дозволу.

Використовуючи технологію з нульовим розголошенням (zk), Starknet покращує взаємодію з користувачем на Ethereum і знижує витрати на комунальні послуги. Тут використовується каїрська, рідна мова програмування. Помітною особливістю протоколу є підтримка абстракції облікових записів. Ця функція дозволяє користувачам керувати своїми обліковими записами за допомогою смарт-контракту. Наразі загальна заблокована вартість екосистеми Starknet (TVL) становить 251,95 мільйона доларів.

StarkEx та StarkNet

StarkEx і Starknet – це рішення для масштабування, які базуються на STARK. Обидва пропонують масштабованість, мінімальні витрати на газ і безпеку; Однак їхні моделі сумісності та експлуатаційні вимоги відрізняються. StarkEx може бути оптимальним рішенням для програми, яка в першу чергу автономна і узгоджується з API, які пропонує StarkEx. Starknet може бути більш підходящим для протоколу, який вимагає синхронної взаємодії з іншими протоколами або має вимоги, що перевищують вимоги StarkEx.

На відміну від StarkEx, де додатки відповідають за передачу транзакцій, Starknet Sequencers пакують транзакції та надсилають їх на обробку та перевірку. (StarkWare наразі відповідає за роботу послідовників Starknet, щоб децентралізувати їх в майбутньому.) Starknet підтримує режим доступності даних rollup, який передбачає запис стану rollup на Ethereum разом з доведеннями STARK.

Функції StarkEx

StarkEx пропонує рішення масштабування, що включає високу пропускну здатність, низькі комісії за газ, безпеку на рівні Ethereum, самостійне зберігання активів та швидку інтеграцію, серед інших функцій та переваг. StarkEx сприяє виконанню будь-якої довільної логіки за допомогою розумних контрактів для конкретних випадків використання, включаючи торгівлю та NFT.

Наявність даних: Rollup, Validium

Ця функція виконує транзакції поза ланцюгом на бічному ланцюгу, такому як StarkEx, замість виконання на ланцюгу, як, наприклад, Optimistic Rollups, за протоколом Validium. ZK rollup скорочує час мостення між L1 і L2 до хвилин, на відміну від тижня, як у випадку Optimistic Rollup.

Воля

StarkEx не обмежує користувачів певним варіантом доступності даних, що означає, що користувачі можуть вибирати між двома варіантами (Rollups або Validium) для проведення транзакцій, пристосованих до їх вимог щодо безпеки та комісій.

Масштабна шкала

Ключ до значного потенціалу масштабування StarkEx полягає в асиметричному розподілі обчислень між його позаланцюговими Prover та ланцюговим Verifier. Позаланцюговий Prover обробляє обширні пакети транзакцій і створює докази STARK. Ланцюговий Verifier оцінює докази STARK через серію обчислювальних процедур. Це сприяє значному масштабуванню поза ланцюгом, де ми виконуємо значні обчислення, цілісність яких підтримується на ланцюгу з мінімальними вимогами до обробки.

Самоконтроль

StarkEx сприяє самокерованому децентралізованим додаткам та використовує передові методи протицензурних заходів для гарантії того, що активи користувачів завжди перебувають під їх контролем.

ZK-STARK

ZK-STARK означає Zero-Knowledge Scalable Transparent Argument of Knowledge. StarkWare розробив ZK-STARKs, які використовують сучасну алгебру та нові криптографічні докази, щоб захистити приватність та цілісність обчислень у блокчейні. ZK-STARKs дозволяють блокчейнам надсилати обчислення до одного зовнішнього STARK-провідника, який використовує внутрішнього STARK-перевірника для перевірки цілісності цих обчислень.

Переваги ZK-STARK

ZK-STARKs надають унікальні переваги:

Масштабований

ZK-STARKs демонструють швидке створення та перевірку доказів для більших розмірів свідків. Масштабованість zk-STARK залежить від трьох критичних факторів:

• складність доводника
• складність перевіряючого
• складність комунікації

Ці розміри та інші фактори разом визначають ефективність та темп роботи zk-STARK. Вирахувальні ресурси та час, необхідний для доведення доказу відомі як складність доведення. Складність перевірки - це кількість часу та обчислювальних ресурсів, необхідних для перевірки доказу довідника. Комунікаційна складність - це кількість даних, обмінюваних між доведенням та перевірником під час перевірки доказу. ZK-STARK має бути простим у відношенні до комунікації.

Прозорий

ZK-STARKs генерують загальнодоступні параметри за допомогою публічно перевіряємого рандомізації, що зменшує залежність від централізації та покращує прозорість. zkSTARK усуває необхідність у довіреній фазі підготовки за допомогою публічно перевіряємого випадковості для генерації параметрів, що використовуються у системі доказів. Система стає більш прозорою, а відсутність довіреної конфігураційної фази в zkSTARK усуває ризик, пов'язаний з компрометованими учасниками.

Безпека після квантового комп'ютера

Квантове обчислення - це парадигма, яка використовує принципи квантової механіки для обробки інформації таким чином, який неможливий для класичних комп'ютерів. Це відомо як пост-квантова безпека. Ця властивість дозволяє квантовим комп'ютерам виконувати певні категорії обчислень експоненційно швидше, ніж класичні комп'ютери. zkSTARKs розроблені таким чином, щоб бути непроникними до атак з боку квантових комп'ютерів, які можуть компрометувати певні криптографічні схеми. zkSTARKs пропонують більш ефективний захист від загрози розвитку квантових обчислень.

Що таке токен STRK?

STRK - це механізм оплати комісій для забезпечення роботи мережі, підтримки та захисту мережі шляхом дозволу стейкінгу для досягнення консенсусу та визначення цінностей та технологічних цілей Starknet шляхом голосування за пропозиції щодо управління.

Спочатку, комісію за використання STRK як комісії за транзакцію в ETH на Starknet було сплачувати тільки в Ethereum (ETH). STRK та ETH є поточними методами оплати комісій за мережеві транзакції. Отримуючий послідовник перетворює частину комісій, сплачених у STRK, в ETH для покриття витрат на газ Ethereum L1. Ці витрати обов'язково мають бути сплачені в ETH згідно з протоколом Ethereum.

Завдяки впровадженню механізмів стейкінгу, користувачі можуть забезпечити безпеку своїх токенів STRK для підтримки мережевих операцій та отримання винагород. Для забезпечення стейкінгу STRK необхідно для певних послуг, які є необхідними для безпеки та функціональності Starknet. Можуть існувати кілька постачальників послуг по послідовності, забезпеченню доступності даних, послугам STARK-перевірки та тимчасовому L2 згоді, перш ніж буде досягнуто остаточності L1.

Можливо, для пропозицій щодо покращення Starknet буде необхідним мінімальний поріг підтримки токенів. Голосування, будь-то безпосередньо або через делегування, буде необхідним для впровадження змін до протоколу, які є критичними для його безпеки, функціональності та підтримки.

Залучення коштів та інвестори

StarkNet має 33 інвестора, включаючи Sequoia Capital і Paradigm як провідних інвесторів. Серед інших відомих інвесторів – Tiger Global, Greenoaks, Coatue, Multicoin Capital, Vitalik Buterin, ConsenSys і Polychain Capital. На сьогоднішній день StarkNet залучив понад $250 млн. У травні 2022 року компанія залучила $100 млн, збільшивши свою оцінку до $8 млрд з $2 млрд. Sequoia Capital очолила раунд, якому передував раунд фінансування серії C на суму 50 мільйонів доларів США під керівництвом Alameda Research and Founders Fund у листопаді 2021 року. 24 березня 2021 року DVCV і Wing VC очолили раунд фінансування серії B StarkNet, в результаті якого було інвестовано 75 мільйонів доларів США. У вересні 2018 року StarkNet залучив 30 мільйонів доларів у раунді серії А, а Paradigm став провідним інвестором.

Розподіл та поставка

StarkWare спочатку згенерував десять мільярдів токенів Starknet у травні 2022 року, відбитих на блокчейні 30 листопада 2022 року. Розподіл десяти мільярдів токенів, що наразі існують, був або має бути наступним:

Всі токени, які виділені інвесторам і раннім учасникам, підлягають такому графіку блокування, де відсотки базуються на загальному постачанні токенів, для вирівнювання довгострокових стимулів з інтересами спільноти Starknet:

• Починаючи з 15 квітня 2024 року, до 0,64% (64 мільйони токенів) буде розблоковано щомісяця до 15 березня 2025 року, загалом 7,68% (768 мільйонів токенів).
• Починаючи з 15 квітня 2025 року, на 15-е число кожного місяця до 15 березня 2027 року буде розблоковано до 1,27% (127 мільйонів токенів), загалом 30,48% (3,048 мільярди токенів).

Як працює StarkEx?

StarkEx - це масштабний двигун, спеціально розроблений для вирішення унікальних вимог додатків, включаючи ігрові та DeFi. Існують два відмінних методи впровадження рішень другого рівня: ZK -Rollup або доступність даних Validium. Коли StarkEx перебуває в режимі «rollup», Ethereum оновлюється для відображення змін в балансах користувачів. Дані публікуються в режимі «validium» в Комітеті доступності даних (DAC), групі довірених адміністраторів. Ця система складається з зовнішнього компоненту та on-chain компоненту. Зовнішній або off-chain компонент зберігає статус, виконує транзакції та передає оновлення статусу on-chain компоненту. Крім того, цей компонент відповідає за стан та активи системи та підтвердження передачі. Нижче наведено процедури, які використовує StarkEx:

Перевірка

Оператор (наприклад, біржа) обробляє транзакції користувачів, що передаються до сервісу StarkEx. StartEx перевіряє транзакції на двох етапах: послідовні перевірки та паралельні безстандартні перевірки, такі як діапазони значень та форматування. Затримка відповіді становить 100-200 мілісекунд для до 1 000 транзакцій, відправлених паралельно.

Після того, як шлюз підтвердить, що транзакція пройшла початкову перевірку, користувач може бути впевнений, що транзакція буде виконана і транзакція завершена. Користувачі можуть представити транзакцію в цілому в інтерфейсі програми, не чекаючи завершення ончейн.

Пакування

StarkEx перевіряє та групує всі транзакції відповідно до більш складних критеріїв. Оскільки антецеденти транзакції часто визначають її дійсність, цей етап валідації є послідовним, а не паралельним. Кожна перевірена транзакція групується в пакет сервісом StarkEx, який оновлює відповідні баланси. Спостережувана затримка цього етапу перевірки може становити кілька хвилин або до чотирьох годин, залежно від того, коли транзакція вставлена, наприкінці або на початку черги.

Створення доказів

Служба StarkEx генерує доказ STARK, який підтверджує дійсність транзакцій у партії та передає його on-chain після пакування транзакцій.

On-chain verification

Смарт-контракт верифікатора on-chain отримує доказ STARK після генерації доказу валідності намічених транзакцій on-chain. Зобов'язання до нових станів балансу зберігається on-chain після перевірки доказу.

StarkEx Додаток та доступність даних

StarkEx надає розробникам можливості інтегрувати свій власний StarkEx з їхніми додатками. StarkEx використовується провідними гравцями галузі, включаючи Sorare, Dydx, Immutable X, Opera та DeversiFi. Коли розробник починає працювати з StarkEx, їм надається їх контракт L1 StarkEx та екземпляр StarkEx на тестнеті. Однак користувачам слід бути уважними, що вони можуть в будь-який момент отримати свої кошти, якщо програма працює неправильно, і вони мають контроль над своїми коштами.

З урахуванням цього, StarkEx надає два різних підходи для реалізації рішень другого рівня: ZK -Rollup або доступність даних Validium. Додатки StarkEx повинні забезпечувати постійну доступність даних користувача, щоб забезпечити самокерівництво, зайвість та відсутність довіри. Гарантованість доступності даних полягає в тому, що стан, збережений у сховищах користувачів, повністю синхронізований зі станом, збереженим StarkEx, і повний дерево балансів завжди доступне, що забезпечує користувачам можливість перевірити своє самокерівництво коштів, якщо StarkEx припинить свою роботу.

Режим доступності даних

StarkEx розраховує наступні режими доступності даних: ZK-Rollup та Validium, які підтримують StarkEx Perpetual та StarkEx Spot. Режим Volition дозволяє використовувати як ZK-Rollup, так і Validium сховища в рамках вашої програми, що дозволяє користувачам вибирати діапазон сховищ для кожного активу, який вони володіють. також дозволяє зберігати дані. Однак він менш популярний, ніж попередня опція, так як підтримується виключно StarkEx Spot.

Zero-Knowledge Rollups

Zero-knowledge rollups, або ZK-rollups, використовують передову криптографію і математику, що називаються «доказами з нульовим знанням», для аутентифікації законності кожної транзакції. ZK rollups є найбільш популярним рішенням масштабування Ethereum серед приверженців децентралізації та безпеки. StarkEx та zkSync є прикладами рішень рівня 2, що використовують zero-knowledge rollups. У ZK-Rollup StarkEx програма Cairo гарантує, що необхідні дані для відновлення дерева Merkle балансів L2 розповсюджуються на ланцюжку як calldata.

Поки відбувається ZK-rollup, оператор створює доказ про дійсність (SNARK або STARK) для кореня стану. Це показує розумний контракт rollup на Ethereum, що отриманий корінь стану походить з дійсного набору транзакцій. Це робить неможливим для оператора передавати недійсний корінь стану. ZK-rollups використовують дві форми доказів дійсності: SNARK та STARK. ZK Sync, Scroll та Polygon ZkEVM використовують SNARKs, тоді як StarkNet та StarkEx використовують STARKS.

ZK-Rollup працює без необхідності довіри. Увесь необхідний для відновлення коштів користувача під час події втечі даних доступний та прозорий на блокчейні. Незважаючи на цю перевагу, недоліком цього режиму є те, що кожен змінений сховище у пакеті стягує плату за газ. У випадках, коли змінюються численні стани сховищ, витрати на оновлення стану переважно стосуються доступності даних, а не перевірки доказів.

Validium

Альтернативний режим доступності даних - Validium. Криптографічне підтвердження підтверджує, що обчислення виконувалося точно в цьому режимі даних. При використанні сховищ Validium баланси користувачів залишаються невідомими на ланцюжку блоків. Замість цього вони розподіляються між кількома доброчесними та надійними суб'єктами, такими як члени Комітету доступності даних (DAC). Оновлення стану, яке відображає переглянуті баланси всіх клієнтських рахунків після пакетної обробки транзакцій, вважається вірним та прийнятим на ланцюжку блоків лише в разі, якщо кворум членів комітету підтримує оновлення стану. Вони формально підтверджують, що вони знають всі оновлені сальдо сховищ та що суб'єкти доступності наказали новий статус.

У відміну від ZK-rollups, які зазнають комісій за газ, оплата за даними on-chain не потрібна. Під час оновлення стану on-chain, більшість газу витрачається на перевірку доказів. Конфіденційно, інформація про баланс користувачів зберігається в офшорних комітетах довірених суб'єктів, а не on-chain. Недоліком цього варіанту є необхідність віри в членів комітету (DAC).

Про Комітет доступності даних (лише для Validium)

DAC складається з колективу фізичних осіб або організацій. Члени DAC обіцяють забезпечити дублювання та відсутність довіри в зберіганні даних для додатків, що працюють на StarkEx, забезпечуючи постійну доступність даних. Члени DAC є автономними третіми сторонами, які згодні отримувати та зберігати кожне оновлення стану від імені операторів. Член DAC обіцяє публікувати оновлення стану на ланцюжку, якщо оператор (або StarkWare) вийде з ладу, забезпечуючи можливість користувачам постійно отримувати доступ до своїх коштів, що є важливим для самостійного зберігання. DAC складається з Consensys, Chainstack, StarkWare та численних інших шанованих суб'єктів.

Висновок

StarkEx - це набір критичних інструментів, яким проект може скористатися для досягнення ефективного обчислення поза ланцюжком. Рішення L2 пропонує масштабованість, зниження вартості газу та безпеку, але має відмінні вимоги до функціонування та фреймворки взаємодії.