Докази STARK: основа масштабованості Starknet

Докази STARK стоять як переломна інновація. Ці Масштабовані прозорі аргументи знань призначені для підтримки масштабованості блокчейну за допомогою ефективної перевірки обчислень. StarkWare, сутність за Starknet, розробила технологію STARK, підкреслюючи її роль у забезпеченні цілісності та конфіденційності обчислень на блокчейнах. Цей криптографічний підхід дозволяє одному зовнішньому доказу STARK обробляти обчислення, результати яких перевіряються на ланцюжку за допомогою STARK Verifier.
STARK мають кілька ключових переваг

• Нульове знання: Технологія забезпечує конфіденційність користувача, не розголошуючи вхідні дані, що використовуються в обчисленнях поза ланцюжком.
• Масштабованість: Це дозволяє проводити великі обчислення поза мережею, значно знижуючи витрати на верифікацію в мережі.
• Прозорість: На відміну від інших криптографічних доказів, STARK не вимагають надійного налаштування, що дозволяє уникнути так званих «токсичних відходів».
• Аргумент знань: докази можуть бути створені лише доказувачем, який фактично виконав обчислення, забезпечуючи цілісність процесу

У контексті Starknet STARKs допомагають пакетувати транзакції та їх верифікацію on-chain через один доказ, радикально знижуючи вартість кожної транзакції та забезпечуючи безпеку Ethereum. Ця технологія не лише дозволяє більшу пропускну здатність транзакцій, але й відкриває двері для нових застосувань, які раніше були неможливими через обмеження on-chain.

Взаємодія між доказами STARK та рішеннями другого рівня Starknet, StarkEx та Starknet, демонструє всебічний підхід до масштабування Ethereum. У той час як StarkEx пропонує масштабування під конкретний додаток, Starknet надає бездозвільну платформу для розгортання смарт-контрактів. Обидва використовують масштабованість та безпеку доказів STARK, але відповідають різним потребам у блокчейн-екосистемі.

Адресуючи критичні виклики масштабованості, конфіденційності та ефективності, докази STARK представляють собою фундаментальний компонент місії Starknet щодо покращення мережі Ethereum. Їх впровадження в архітектуру Starknet підкреслює значний прогрес у пошуку більш масштабової та доступної інфраструктури блокчейну.

Вступ до Каїро

Cairo, мова програмування, спеціально розроблена для Starknet, знаменує собою значний стрибок у розвитку технології блокчейн. На відміну від традиційних мов програмування, оптимізованих для фізичного обладнання, Cairo пристосований для віртуального процесора, а його принципи проектування засновані на криптографічних, а не на фізичних обмеженнях. Ця орієнтація дозволяє Cairo ефективно обробляти складні обчислення та генерувати перевірені докази їх правильності, що є важливою функцією для виконання операцій на ненадійних машинах, забезпечуючи при цьому швидку та економічно ефективну перевірку на надійних.

Cairo розшифровується як «CAlculus of IRrational Operations», що відображає його унікальну здатність виконувати обчислення у спосіб, який є одночасно масштабованим і доказово правильним. Він являє собою мову вищого рівня, яка компілюється в Sierra, проміжне представлення, яке, в свою чергу, компілюється до безпечної підмножини Cairo Assembly (CASM). Еволюція від Cairo 0 до Cairo 1, з появою Sierra, спрямована на те, щоб будь-який згенерований CASM був доказово правильним, навіть у випадках невдачі обчислень.

Що Каїр Дозволяє

Архітектура Каїра дозволяє виконувати довірчі обчислення на ненадійних машинах. Одним з ключових застосувань Каїра є Starknet, рішення масштабування на другому рівні, побудоване на основі Ethereum. Starknet використовує Каїро для того, щоб дозволити одному вузлу, доказові, виконувати програми та генерувати криптографічні докази правильності. Ці докази потім перевіряються смарт-контрактом Ethereum, значно зменшуючи обчислювальне навантаження та витрати, пов'язані з прямим виконанням на Ethereum. Цей механізм підвищує пропускну здатність та знижує вартість транзакцій, зберігаючи рівень безпеки Ethereum.

Особливості Каїра

Каїр відхиляється від традиційних мов програмування в кількох аспектах, зокрема у плані накладних витрат на виконання та переваг. Виконання доказувачем віддзеркалює те, що в інших мовах, хоча й із певними витратами на продуктивність через віртуалізований характер Каїру. Однак ці витрати не є основним питанням оптимізації. Перевірка згенерованих доказів, виконувана верифікатором, оптимізована для вартісно-ефективності, використовуючи недетермінізм серед інших функцій для покращення продуктивності. Наприклад, сортування масиву в Каїру є таким же вартісно-ефективним, як просте копіювання, оскільки верифікатор перевіряє лише відсортований порядок, а не виконує операцію сортування.

Ще однією характеристикою Каїра є його незмінна модель пам'яті, яка створює унікальні виклики та можливості для розробників у керуванні даними та оптимізації продуктивності. Ця незмінність потребує обережного підходу до управління структурою даних та використання пам'яті.

Каїр та Смарт Контракти

Cairo та Starknet разом пропонують потужну платформу для розробки та розгортання смарт-контрактів. На відміну від традиційних смарт-контрактів, які в першу чергу орієнтовані на фінансові транзакції, можливості Cairo поширюються на більш широкий спектр додатків, включаючи DeFi, токенізацію, системи голосування тощо. Дизайн мови, оптимізований для криптографічних доказів, відкриває нові можливості для створення децентралізованих додатків, які є безпечними, масштабованими та ефективними.

Для розробників та ентузіастів, які прагнуть дослідити Каїр та його застосування в межах Starknet, є величезна кількість ресурсів, включаючи документацію та спільнотні форуми, доступні для полегшення навчання та розвитку. Поєднання унікальних можливостей Каїра та рішень щодо масштабованості на рівні 2 Starknet обіцяє просування технології блокчейн та розширення областей її застосування поза поточними обмеженнями.

Для більш глибокого дослідження Каїро та його інтеграції з Starknet, розгляньте дослідження Документація Starknet та ресурси StarkWareна Каїрі.

Архітектура Starknet

Старкнет Послідовник

Повне відео тут: https://www.youtube.com/watch?v=ZTomvlzta78

Послідовник Starknet є критичним компонентом архітектури Starknet, відіграючи ключову роль у покращенні масштабованості та ефективності мережі в порівнянні з рішенням рівня 1 Ethereum. Запроваджуючи новаторський підхід до обробки транзакцій, Послідовник значно підвищує можливість Starknet обробляти транзакції на небачену шкалу.

Роль та функціональність Starknet Sequencer

• Перевірка та виконання транзакцій: Послідовник Starknet бере на себе важливу задачу перевірки та виконання транзакцій, надісланих до мережі Starknet. Він виступає як Gate.iokeeper, забезпечуючи, що обробляються лише дійсні транзакції, які відповідають правилам Starknet та вимогам розумних контрактів. Цей процес перевірки запобігає недійсним або зловмисним транзакціям утруднювати мережу та потенційно впливати на її цілісність.
• Групування транзакцій у блоки: Після перевірки транзакцій Послідовник групує їх у блоки. Цей процес аналогічний тому, як транзакції пакуються в традиційних мережах блокчейн, але з покращеною ефективністю. Шляхом групування транзакцій Послідовник оптимізує пропускну здатність мережі, дозволяючи Starknet обробляти набагато більший обсяг транзакцій, ніж поточна пропускна здатність Ethereum.
• Фільтрація неуспішних транзакцій: Одна з основних функцій послідовника полягає в тому, щоб відфільтрувати транзакції, які не вдалося здійснити через помилки або відсутність відповідності умовам смарт-контракту. Ця селективна фільтрація забезпечує, що в блоках містяться лише успішні транзакції, що спрощує процес верифікації та забезпечує високу пропускну здатність мережі.
• Забезпечення швидкішої обробки транзакцій: Введення Starknet Sequencer є значним кроком у швидкості обробки транзакцій порівняно з Ethereum. Шляхом ефективної перевірки, виконання та пакетування транзакцій Sequencer скорочує загальний час, необхідний для завершення транзакцій. Ця ефективність є вирішальною для додатків, які вимагають швидкого підтвердження транзакцій, відкриваючи нові можливості для децентралізованих додатків у реальному часі (dApps) на Starknet.

Переваги над Ethereum

Підхід послідовника Starknet до обробки транзакцій вирішує кілька ключових обмежень поточної інфраструктури рівня 1 Ethereum:

• Вища Пропускна Здатність: Агрегуючи транзакції в блоки та використовуючи можливості масштабування рівня 2 Starknet, Секвенсор досягає пропускної здатності, яка в десятки раз перевершує природні можливості Ethereum. Ця збільшена ємність має вирішальне значення для підтримки зростаючої екосистеми додатків без винесення неприпустимих витрат на газ або мережеву затору.
• Зниження витрат на газ: Ефективність послідовника також перекладається на зниження витрат на газ для користувачів та розробників. Оскільки транзакції обробляються більш ефективно, мережа може запропонувати значно знижені комісії за транзакції, що робить Starknet привабливою платформою для розробки та впровадження децентралізованих додатків.
• Покращена масштабованість: Здатність послідовника фільтрувати неуспішні транзакції до їх обробки більш широкою мережею зменшує обчислювальне навантаження на Starknet. Це попереднє фільтрування, поєднане з ефективним пакетуванням транзакцій послідовника, покращує масштабованість мережі, забезпечуючи її здатність зростання для влаштування зростаючого попиту, не жертвуючи продуктивністю або безпекою.

Таким чином, секвенсер Starknet є фундаментальним елементом архітектури Starknet, пропонуючи масштабоване, ефективне та економічно вигідне рішення для обробки транзакцій. Його дизайн не тільки вирішує ключові проблеми, з якими стикається Ethereum, але й встановлює новий стандарт обробки транзакцій у децентралізованих мережах.

Доказувач Starknet

Повне відео тут: https://www.youtube.com/watch?v=UIkph7jT9Qo

Доказувач Starknet відіграє критичну роль в архітектурі Starknet, забезпечуючи безпеку та цілісність транзакцій, що обробляються в мережі. Цей компонент використовує потужність доказів STARK, як один з основних принципів масштабованості та покращень ефективності Starknet порівняно з традиційними блокчейн-системами. Нижче ми досліджуємо багатогранні відповідальності доказувача Starknet та його внесок у продуктивність мережі.

Генерація доказів STARK для валідності транзакції

Основною відповідальністю Starknet Prover є генерація доказів STARK для криптографічної перевірки правильності всіх транзакцій у блоку. Ці докази є складною формою доказів з нульовим розголошенням, які дозволяють мережі підтверджувати точність та цілісність транзакцій, не розголошуючи конкретні деталі транзакцій. Цей процес забезпечує, що навіть якщо обчислення виконуються поза ланцюжком, їх правильність можна перевірити на ланцюжку, зберігаючи бездоганну природу блокчейну.

Створення сліду виконання

Трасування виконання створюється Starknet Prover для запису послідовних кроків виконання транзакції. Ця траса служить детальною дорожньою картою обчислювального процесу, документуючи вхідні, вихідні та проміжні стани кожної операції. Трасування виконання має вирішальне значення для розуміння шляху транзакції та формує основу для створення доказу STARK, гарантуючи, що обчислення відповідають заздалегідь визначеній логіці смарт-контрактів.

Генерація різниці стану

Після виконання транзакцій доказувальник Starknet генерує «State Diff». Цей відмінок відображає зміни в стані системи після транзакції, показуючи різницю між станом системи до та після обробки транзакцій. State Diff є важливим для оновлення глобального стану мережі таким чином, що є прозорим, перевірним та ефективним, забезпечуючи, що всі учасники мають однаковий вид на рахунок.

Використання рандомізації в створенні доказу STARK

Унікальним аспектом роботи Starknet Prover є використання процесу випадковизації для створення доказу STARK з підмножини розширених даних виконання. Цей метод підвищує безпеку та ефективність процесу генерації доказів. Вибираючи підмножину даних, доводчик може створювати компактні, але дуже надійні докази, які значно зменшують обчислювальне навантаження на мережу, забезпечуючи цілісність процесу верифікації.

Завдяки цим механізмам Доказувач Starknet забезпечує, що Starknet може запропонувати експоненційно більшу продуктивність і менші витрати на транзакції порівняно з першим рівнем Ethereum, не пожертвуючи безпецею. Здатність Доказувача генерувати перевірні, криптографічно безпечні докази підґрунтює обіцянку Starknet масштабування технології блокчейну для широкого прийняття та складних застосувань.

Доказувач Starknet, завдяки своєму вдосконаленому підходу до генерації та перевірки доказів транзакцій, втілює інноваційний дух Starknet, демонструючи стрибок уперед в зробленні технології блокчейн більш доступною, ефективною та надійною як для розробників, так і для користувачів.