挑战所有 Rollup 扩容方案，StarkNet 有何优势？

此前 StarkWare 推出的交易所扩容方案 StarkEx 其实只是 StarkNet 的一个应用场景。

撰文：潘致雄

终于，零知识证明研究机构 StarkWare 也表示将为以太坊研发基于 ZK Rollup 概念的 Layer 2 扩容网络，取名为 StarkNet，并同时公开了详细的路线图，将以四步走的方式逐渐实现去中心化并完善应用生态。

其实 StarkWare 之前已经推出过完整的 Layer 2 解决方案 Volition （Validium），并与多个机构合作推出专门用于交易所场景的 StarkEx 技术，dYdX、DeversiFi 和 Immutable 是其合作伙伴。

所以也可以理解为，StarkEx 只是 StarkNet 的一个具体的应用场景，是 StarkWare 用来试水基于 STARK 的 Rollup 技术是可以运用在复杂的交易逻辑（现货、衍生品、NFT）和转账场景中的。

StarkEx 还在迭代更新

毕竟以太坊生态的基础设施更新几乎完全依赖于 Rollup 了，很多研发资源、投资人都倾注到了这个方向，好像大家都在将之前的扩容方案改名，一定要蹭上 Rollup 的名字才行。比如昨天，扩容方案 Cartesi 也宣布要推出他们专用的 Cartesi Rollup 方案。StarkWare 也不能免俗，提到了 ZK Rollup 才感觉是完成了任务。

从具体的技术分类来说，StarkNet 更接近于 Rollup 概念之下的 ZK Rollup，也就是 Matter Labs、路印或 Hermez 等团队研究的方向。不过差别在于 StarkNet 在 ZK （零知识证明）的部分采用了 STARK 技术，而非更常见的 SNARK。

通过公司名字中就能看出，StarkWare 这家机构就是为了研发下一代零知识证明技术 STARK 的。此前最流行的零知识证明技术是 zk-SNARK （简洁的非交互式零知识证明），缺点是需要进行可信初始化，也可能是非量子安全的，所以 zk-STARK （简洁的全透明零知识证明）的诞生就是为了优化和解决此前这些缺点的。

直面挑战当下所有的 Rollup 扩容方案

与 StarkNet 方案最类似的应该是 Matter Labs 的 zkSync，毕竟他们都在努力搭建一个通用型的 ZK Rollup 网络和应用生态。但是从 Layer 2 生态角度来说，StarkNet 是所有 Rollup 扩容方案的劲敌，毕竟大家的目标用户高度重叠，即现在以及未来所有的以太坊应用生态开发者和用户。

不过有意思的是，几乎所有 ZK Rollup 方案都是从交易或转账场景切入，然后再探索通用应用的，这可能是因为设计和研发通用型零知识证明技术难度较大，比如 Matter Labs （zkSync 1.0 只支持转账）、StarkWare （从 StarkEx 到 StarkNet）、路印（目前仅支持交易和转账）、Hermez （目前只支持转账）、ZKSwap （目前只支持交易）等。

不过具体来看，最值得对比的还是 StarkNet 和 zkSync。

1. 零知识证明技术

但是这两个方案还是存在一些差异的，特别是在零知识证明技术的选择上。StarkWare 当然选择了他们引以为豪的新一代零知识证明方案 STARK，此前还发布了基于以太坊的开源工具 ethSTARK，他们称自己的 prover （检验器）比其他任何的要快 20 倍，并且提供了量子安全的签名。

而 Matter Labs 采用的 SNARK 的优势则是验证体积更小，性能更佳。

2. 编程语言

另一方面，编程语言上他们也都创造了自己独有的框架，StarkWare 采用了图灵完备的高级编程语言和框架 Cairo，用来生成通用计算的 STARK 证明，目前已在主网上线，后续还将推出 alpha 测试版的基于 Cairo 的 Generic Proof Service （通用验证服务，简称 GPS），让开发者可以使用 Cairo 建立自己的通用应用，实现任何业务逻辑。

而 Matter Labs 则开发了自己的 Zinc 框架，目前已更新到 0.2.x 版本。根据去年底在 zkSummit 上官方演讲的内容来看，zkSync 很快就能支持非图灵完备的智能合约，而图灵完备的支持在不久之后就会开发完成并进入测试阶段。

3. 当前进度

目前 StarkNet 的第一批应用 StarkEx 已经上线了主网，实现了交易所（DeversiFi）相关的业务逻辑。而 Matter Labs 的 zkSync 1.0 主网版本仅支持了转账功能，也和 Gitcoin 合作了两次以实现更低成本的捐助。

后续 StarkNet 的路线图相当清晰，官方已经制定了四阶段路线，也给出了一些大概的时间，完整版最终上线至少是 2022 年。但是 Matter Labs 目前尚未对外公开过很多关于路线图的细节，也可能是因为技术还处于比较早期的阶段，变数会比较大。

4. 扩容效能

StarkNet 表示根据之前在主网上的测试效果来看，单次交易可以验证处理 3 万笔交易，换算一下也就是约 3000 TPS （每秒交易数），每笔交易的 gas 消耗最低是 315。相比之下，在 Layer 1 的单笔转账交易的 Gas 消耗至少是 2.1 万，其他 ERC-20 代币可能会更高。

这其实和 zkSync 的最大扩容能力是几乎一样的，之前 zkSync 也表示能达到 3000 TPS 左右。而且其他的几个 Rollup 也都是相同数量级的扩容能力，这也就代表了 Rollup 这类扩容方案都存在着这样的一个天花板。如果想突破这个天花板只能依赖于 Plasma、状态通道或其他技术了。

还有一个问题是，理论最大值如何成为链上真实的情况，可能还有很多工程开发上的难度，也可能会随着 Layer 2 网络中应用逻辑的复杂度提升而无法达到理论最大值。

5. 原生代币

StarkNet 尚未公开该项目是否会发行原生代币，而且 StarkWare 也没有相关的历史经验。不过对于一个二层网络而言，肯定是需要一套经济系统的，要么直接用以太坊作为治理和价值流转的载体，要么就只能发行协议的原生代币了。

而 Matter Labs 曾在线上活动中向链闻表示，zkSync 将推出原生代币，用来实现该网络中的共识，也可以加快交易确认速度，「共识协议会协商出每一个区块的出块人，由它生成证明，并提交到以太坊网络当中。这是治理无需许可的二层协议最直接的方法，因此我们的确需要这样的代币。」

务实的四阶段规划

StarkWare 为 StarkNet 设计了一条更清晰和明确的路径，分四阶段实现，既能兼顾初期的开发进度，又能兼顾长期的目标：去中心化、透明、开放、无需许可、无需信任。

第一阶段：地基（已经实现）

StarkNet 表示他们的第一阶段其实已经完成了，三个重要组件都已经完善，包括编程语言 Cairo、零知识证明 STARK 的技术栈，以及具体的第一个专注交易场景的应用 StarkEx。

Cairo 是 StarkWare 开发的图灵完备的高级编程语言和框架，用来生成通用计算的 STARK 证明，从而避免了零知识证明技术中复杂的电路设计，开发者可以在链外生成证明，链上进行验证。

STARK 技术栈主要是零知识证明方面的研究了，主攻的方向是验证效率、量子安全、开源、更可信，但即便如此其效率和体积还是可能会不如老一代零知识证明技术 SNARK。

StarkEx 是 StarkNet 的第一个应用，目前已经通过三次合作涉足了三个领域和方向，包括现货交易（DeversiFi）、衍生品交易（dYdX）、NFT 交易市场（Immutable）。

第二阶段：行星（单应用 Rollup）

StarkWare 认为该阶段最快可能在近几个月内上线，以实现单个应用在单个节点的模式下运作，不同应用开发者可以建立自己独立的 StarkNet 网络，运行单个应用。

第三阶段：星座（多应用 Rollup）

该阶段最快在今年末上线，以实现在同一个网络中多个应用共同工作，但是操作节点或者说节点运营商可能是单个的，暂时无法完全去中心化。

当这个目标实现后，各个应用之间的可组合性就能体现出来，直接在这个 StarkNet 网络中直接交互，不需要用 Layer 1 才可以跨应用。

第四阶段：宇宙（去中心化 Rollup）

该阶段可能要到 2022 年才能实现。不仅可以在同一个 StarkNet 网络中运行多个应用，这个网络的运营权限也会去中心化，任何人都可以运营成为一个 Layer 2 网络的守护者，保护网络的安全。

官方表示这部分还在研发阶段，也会设计代币经济学来激励去中心化 StarkNet 网络的贡献者和守护者，以确保高效、公平和安全。

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编译者/作者：链闻独家

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