STARK Proofs: The Backbone of Starknet’s Scalability

Các bằng chứng STARK đứng như một sáng kiến quan trọng. Những Argument Trong suốt và Mở rộng về Kiến thức này được thiết kế để tăng cường khả năng mở rộng của blockchain thông qua việc xác minh tính toán hiệu quả. StarkWare, đơn vị đứng sau Starknet, đã phát triển công nghệ STARK, nhấn mạnh vai trò của nó trong việc bảo vệ tính toàn vẹn và quyền riêng tư của các tính toán trên các blockchain. Phương pháp mật mã này cho phép một bên chứng minh STARK ngoại chuỗi duy nhất xử lý các tính toán, sau đó kết quả được xác minh trên chuỗi bởi một Bên xác minh STARK.
STARKs giới thiệu một số lợi thế quan trọng

• Zero-Knowledge: Công nghệ này đảm bảo quyền riêng tư của người dùng bằng cách không tiết lộ các đầu vào được sử dụng trong các tính toán ngoài chuỗi.
• Khả năng mở rộng: Nó cho phép các tính toán lớn được tiến hành ngoại chuỗi, giảm đáng kể chi phí xác minh trên chuỗi.
• Tính minh bạch: Không giống như các bằng chứng mật mã khác, STARK không yêu cầu thiết lập đáng tin cậy, tránh cái gọi là "chất thải độc hại".
• Lập luận về kiến thức: Bằng chứng chỉ có thể được tạo ra bởi một người chứng minh đã thực sự thực hiện tính toán, đảm bảo tính toàn vẹn của quy trình

Trong ngữ cảnh của Starknet, STARKs giúp việc gom nhóm các giao dịch và xác minh chúng trên chuỗi thông qua một bằng chứng duy nhất, giảm chi phí mỗi giao dịch một cách đáng kể và đảm bảo an ninh cho Ethereum. Công nghệ này không chỉ cho phép tăng khả năng xử lý giao dịch mà còn mở ra cánh cửa cho các ứng dụng mới trước đây không thực tế do hạn chế trên chuỗi.

Sự tương tác giữa các chứng minh STARK và các giải pháp Lớp 2 của Starknet, StarkEx và Starknet, thể hiện một cách tiếp cận toàn diện đối với việc mở rộng Ethereum. Trong khi StarkEx cung cấp việc mở rộng cụ thể cho ứng dụng, Starknet cung cấp một nền tảng không cần phép cho việc triển khai hợp đồng thông minh. Cả hai đều tận dụng tính mở rộng và an ninh của các chứng minh STARK nhưng phục vụ cho các nhu cầu khác nhau trong hệ sinh thái blockchain.

Bằng cách giải quyết những thách thức quan trọng về khả năng mở rộng, quyền riêng tư và hiệu quả, bằng chứng STARK đại diện cho một thành phần nền tảng trong sứ mệnh của Starknet để tăng cường mạng Ethereum. Việc triển khai chúng trong kiến trúc của Starknet nhấn mạnh một tiến bộ đáng kể trong việc tìm kiếm một cơ sở hạ tầng blockchain có khả năng mở rộng và dễ tiếp cận hơn.

Giới thiệu về Cairo

Cairo, một ngôn ngữ lập trình được thiết kế đặc biệt cho Starknet, đánh dấu một bước nhảy vọt đáng kể trong sự phát triển của công nghệ blockchain. Không giống như các ngôn ngữ lập trình truyền thống được tối ưu hóa cho phần cứng vật lý, Cairo được thiết kế riêng cho CPU ảo, với các nguyên tắc thiết kế bắt nguồn từ mật mã hơn là các ràng buộc vật lý. Định hướng này cho phép Cairo xử lý hiệu quả các tính toán phức tạp và tạo ra các bằng chứng có thể kiểm chứng về tính đúng đắn của chúng, một tính năng quan trọng để thực hiện các hoạt động trên các máy không đáng tin cậy trong khi đảm bảo xác minh nhanh chóng và hiệu quả về chi phí trên các máy đáng tin cậy.

Cairo đứng cho “CAlculus of IRrational Operations,” phản ánh khả năng đặc biệt của nó để thực hiện tính toán một cách có thể mở rộng và có thể chứng minh đúng. Nó đại diện cho một ngôn ngữ cấp cao biên dịch thành Sierra, một biểu diễn trung gian, sau đó biên dịch xuống một tập hợp an toàn của Cairo Assembly (CASM). Sự tiến hóa từ Cairo 0 đến Cairo 1, với sự giới thiệu của Sierra, nhằm đảm bảo rằng bất kỳ CASM nào được tạo ra đều chứng minh được đúng, ngay cả trong trường hợp thất bại của tính toán.

Cairo cho phép gì

Kiến trúc của Cairo cho phép thực hiện tính toán đáng tin cậy trên các máy không đáng tin cậy. Một ứng dụng quan trọng của Cairo là trong Starknet, một giải pháp mở rộng Layer 2 được xây dựng trên nền tảng Ethereum. Starknet sử dụng Cairo để cho phép một nút, người chứng minh, thực hiện các chương trình và tạo ra các chứng minh mật mã về tính chính xác. Những chứng minh này sau đó được xác minh bởi một hợp đồng thông minh Ethereum, giảm đáng kể tải lực tính toán và chi phí liên quan đến việc thực hiện trực tiếp trên Ethereum. Cơ chế này tăng cường thông lượng và giảm phí giao dịch, trong khi vẫn duy trì mức độ bảo mật của Ethereum.

Đặc điểm nổi bật của Cairo

Cairo khác biệt so với các ngôn ngữ lập trình truyền thống ở một số khía cạnh, đặc biệt là về chi phí thực thi và ưu điểm. Việc thực thi bởi bằng chứng tương đương với các ngôn ngữ khác, mặc dù với một số chi phí thực thi do tính ảo của Cairo. Tuy nhiên, chi phí thực thi này không phải là ưu tiên tối ưu chính. Việc xác minh các bằng chứng được tạo ra, thực hiện bởi bộ xác minh, được tối ưu hóa cho hiệu quả chi phí, tận dụng tính không xác định giữa các tính năng khác nhau để nâng cao hiệu suất. Ví dụ, sắp xếp một mảng trong Cairo có hiệu quả về chi phí cũng như việc đơn giản chỉ là sao chép nó vì bộ xác minh chỉ kiểm tra thứ tự đã sắp xếp chứ không thực hiện thao tác sắp xếp.

Một đặc điểm định nghĩa khác của Cairo là mô hình bộ nhớ không thể thay đổi của nó, đặt ra những thách thức và cơ hội độc đáo cho các nhà phát triển trong việc quản lý dữ liệu và tối ưu hiệu suất. Sự không thể thay đổi này đòi hỏi một cách tiếp cận cẩn thận đối với quản lý cấu trúc dữ liệu và việc sử dụng bộ nhớ.

Cairo và Hợp Đồng Thông Minh

Cairo và Starknet cùng cung cấp một nền tảng mạnh mẽ để phát triển và triển khai các hợp đồng thông minh. Không giống như các hợp đồng thông minh truyền thống, chúng chủ yếu tập trung vào giao dịch tài chính, khả năng của Cairo mở rộng đến một loạt các ứng dụng khác, bao gồm DeFi, mã hóa token, hệ thống bỏ phiếu và nhiều hơn nữa. Thiết kế ngôn ngữ, tối ưu hóa cho chứng minh mật mã, mở ra những cơ hội mới cho việc xây dựng các ứng dụng phi tập trung mà an toàn, có khả năng mở rộng và hiệu quả.

Đối với các nhà phát triển và người hâm mộ háo hức khám phá Cairo và các ứng dụng của nó trong Starknet, có rất nhiều tài nguyên, bao gồm tài liệu và diễn đàn cộng đồng, để hỗ trợ việc học tập và phát triển. Sự kết hợp giữa các tính năng độc đáo của Cairo và các giải pháp mở rộng lớp 2 của Starknet hứa hẹn sẽ đẩy mạnh công nghệ blockchain và mở rộng các trường hợp sử dụng của nó vượt ra ngoài giới hạn hiện tại.

Để khám phá sâu hơn về Cairo và sự tích hợp của nó với Starknet, hãy xem xét khám phá Tài liệu Starknet và tài nguyên của StarkWare trên Cairo.

Kiến trúc của Starknet

The Starknet Sequencer

Video đầy đủ tại đây: https://www.youtube.com/watch?v=ZTomvlzta78

The Starknet Sequencer is a critical component in Starknet’s architecture, playing a pivotal role in enhancing the network’s scalability and efficiency over Ethereum’s Layer 1 solution. By introducing a novel approach to transaction processing, the Sequencer significantly elevates Starknet’s capability to handle transactions at an unprecedented scale.

Vai trò và Chức năng của Trình tự Starknet

• Xác nhận và Thực thi giao dịch: Trình xếp hạng Starknet đảm nhận nhiệm vụ quan trọng của việc xác nhận và thực thi giao dịch được gửi đến mạng lưới Starknet. Nó hoạt động như một Gate.iokeeper, đảm bảo rằng chỉ có những giao dịch hợp lệ, tuân thủ các quy tắc và yêu cầu hợp đồng thông minh của Starknet mới được xử lý. Quy trình xác nhận này ngăn chặn các giao dịch không hợp lệ hoặc độc hại làm tắc nghẽn mạng lưới và có thể ảnh hưởng đến tính toàn vẹn của nó.
• Nhóm giao dịch thành các khối: Khi giao dịch được xác thực, Sequencer nhóm chúng vào các khối. Quy trình này tương tự như cách giao dịch được đóng gói thành các nhóm trong các mạng blockchain truyền thống, nhưng với hiệu suất tăng cường. Bằng cách nhóm các giao dịch, Sequencer tối ưu hóa thông lượng của mạng, cho phép Starknet xử lý một lượng giao dịch lớn hơn nhiều so với khả năng hiện tại của Ethereum.
• Lọc ra các giao dịch không thành công: Một chức năng thiết yếu của Sequencer là lọc ra các giao dịch không thành công do lỗi hoặc thiếu tuân thủ các điều kiện hợp đồng thông minh. Việc lọc chọn lọc này đảm bảo rằng chỉ các giao dịch thành công mới được bao gồm trong các khối, hợp lý hóa quy trình xác minh và duy trì thông lượng cao của mạng.
• Kích hoạt xử lý giao dịch nhanh hơn: Việc giới thiệu Starknet Sequencer đánh dấu một bước tiến quan trọng về tốc độ xử lý giao dịch so với Ethereum. Bằng cách xác thực, thực thi và gom nhóm giao dịch một cách hiệu quả, Sequencer giảm thời gian tổng cần để hoàn tất giao dịch. Độ hiệu quả này quan trọng đối với các ứng dụng đòi hỏi thời gian xác nhận giao dịch nhanh, mở ra những khả năng mới cho các ứng dụng phi tập trung thời gian thực (dApps) trên Starknet.

Ưu điểm so với Ethereum

Phương pháp xử lý giao dịch của Starknet Sequencer giải quyết một số hạn chế chính của cơ sở hạ tầng Layer 1 hiện tại của Ethereum:

• Tăng Khả Năng Xử Lý: Bằng cách tổng hợp các giao dịch thành các khối và tận dụng khả năng mở rộng Layer 2 của Starknet, Sequencer đạt được khả năng xử lý vượt xa khả năng cơ bản của Ethereum. Khả năng tăng cường này là yếu tố quan trọng để hỗ trợ một hệ sinh thái phát triển của các ứng dụng phi tập trung mà không phải chịu chi phí gas cản trở hoặc tắc nghẽn mạng.
• Giảm Chi phí Gas: Sự hiệu quả của Sequencer cũng dịch thành chi phí gas thấp hơn cho người dùng và nhà phát triển. Khi giao dịch được xử lý một cách hiệu quả hơn, mạng có thể cung cấp các khoản phí giao dịch giảm đáng kể, khiến cho Starknet trở thành một nền tảng hấp dẫn để phát triển và triển khai dApps.
• Khả năng Mở rộng Nâng cao: Khả năng Lập trình viên của Sequencer lọc ra các giao dịch không thành công trước khi chúng được xử lý bởi mạng lưới rộng hơn giảm tải tính toán trên Starknet. Việc lọc trước này, kết hợp với việc gom nhóm giao dịch hiệu quả của Sequencer, nâng cao tính mở rộng của mạng lưới, đảm bảo rằng nó có thể phát triển để phục vụ nhu cầu tăng lên mà không phải hy sinh hiệu suất hoặc bảo mật.

Tóm lại, Trình tự Starknet là một yếu tố cơ bản của kiến trúc Starknet, cung cấp một giải pháp có khả năng mở rộng, hiệu quả và tiết kiệm chi phí cho việc xử lý giao dịch. Thiết kế của nó không chỉ giải quyết các thách thức chính mà Ethereum đang đối mặt mà còn đặt ra một tiêu chuẩn mới cho việc xử lý giao dịch trong các mạng phi tập trung.

Trình chứng minh Starknet

Video đầy đủ tại đây: https://www.youtube.com/watch?v=UIkph7jT9Qo

Trình chứng minh Starknet đóng một vai trò quan trọng trong kiến trúc của Starknet, đảm bảo an ninh và tính toàn vẹn của các giao dịch được xử lý trên mạng lưới. Thành phần này tận dụng sức mạnh của các chứng minh STARK, một điểm cốt lõi của sự mở rộng và cải tiến hiệu suất của Starknet so với các hệ thống blockchain truyền thống. Dưới đây, chúng ta khám phá các trách nhiệm đa diễn của Trình chứng minh Starknet và cách nó đóng góp vào hiệu suất của mạng lưới.

Tạo ra các bằng chứng STARK cho tính hợp lệ của giao dịch

Trách nhiệm chính của Starknet Prover là tạo ra các chứng minh STARK để xác minh mật mã tính hợp lệ của tất cả các giao dịch trong một khối. Những chứng minh này là một dạng phức tạp của chứng minh không biết gì cho phép mạng xác nhận sự chính xác và tính nguyên vẹn của các giao dịch mà không tiết lộ các chi tiết cụ thể của các giao dịch. Quy trình này đảm bảo rằng, mặc dù các tính toán được thực hiện ngoại chuỗi, tính đúng đắn của chúng có thể được xác minh trên chuỗi, duy trì tính không tin cậy của blockchain.

Tạo một Dấu Vết Thực Thi

Một dấu vết thực hiện được tạo bởi Starknet Prover để ghi lại các bước thực hiện giao dịch tuần tự. Dấu vết này đóng vai trò như một lộ trình chi tiết của quá trình tính toán, ghi lại đầu vào, đầu ra và trạng thái trung gian của từng hoạt động. Dấu vết thực hiện rất quan trọng để hiểu hành trình của giao dịch và tạo cơ sở để tạo ra bằng chứng STARK, đảm bảo rằng tính toán tuân thủ logic được xác định trước của hợp đồng thông minh.

Tạo trạng thái khác biệt

Sau khi thực hiện giao dịch, Starknet Prover tạo ra một “Sự khác biệt trạng thái.” Sự khác biệt này phản ánh sự thay đổi trong trạng thái của hệ thống sau giao dịch, thể hiện sự khác biệt giữa trạng thái của hệ thống trước và sau khi giao dịch được xử lý. Sự khác biệt trạng thái rất quan trọng để cập nhật trạng thái toàn cầu của mạng một cách minh bạch, có thể xác minh và hiệu quả, đảm bảo tất cả các bên tham gia có một cái nhìn nhất quán về sổ cái.

Sử dụng Ngẫu nhiên trong Việc Tạo Chứng minh STARK

Một khía cạnh độc đáo của hoạt động của Starknet Prover là việc sử dụng quy trình ngẫu nhiên để tạo ra một chứng minh STARK từ một phần nhỏ dữ liệu thực thi được mở rộng. Phương pháp này nâng cao tính bảo mật và hiệu quả của quy trình tạo chứng minh. Bằng cách chọn một phần nhỏ dữ liệu, người chứng minh có thể tạo ra các chứng minh gọn nhẹ, nhưng vẫn đảm bảo tính bảo mật cao giúp giảm thiểu gánh nặng tính toán trên mạng trong khi đảm bảo tính toàn vẹn của quá trình xác minh.

Qua những cơ chế này, Starknet Prover đảm bảo rằng Starknet có thể cung cấp khả năng xử lý lớn hơn theo cấp số nhân và chi phí giao dịch thấp hơn so với Layer 1 của Ethereum, mà không đặt ra vấn đề về bảo mật. Khả năng tạo ra các bằng chứng có thể xác minh, bảo mật mật mã của Prover là nền tảng của lời hứa của Starknet về việc mở rộng công nghệ blockchain cho sự áp dụng rộng rãi và các ứng dụng phức tạp.

Bằng chứng Starknet Prover, với cách tiếp cận tinh vi trong việc tạo ra và xác minh bằng chứng giao dịch, thể hiện tinh thần sáng tạo của Starknet, cho thấy một bước tiến mới trong việc làm cho công nghệ blockchain trở nên dễ tiếp cận, hiệu quả và an toàn hơn đối với cả nhà phát triển và người dùng.