简析以太坊二层扩容网络StarkEx及其运行机制

StarkNet 中文｜2022-12-26 13:31

StarkEx 旨在不影响安全性、隐私性、自托管的情况下，大幅度提升以太坊的可扩展性，提供闪电般快速和低 gas 费用的交易。

原文：What is StarkEx and How Does it Works?

翻译及校对：「StarkNet 中文」社区

简析以太坊二层扩容网络StarkEx及其运行机制

StarkEx 扩容以太坊：闪电般快速交易和低 gas 费用的二层解决方案

同大部分一层区块链一样，以太坊长期以来面临着可扩展性难题，导致吞吐量低、交易时间长以及 Gas 费无法预测。对于需要处理数亿笔交易的去中心化应用程序，可扩展性带来的挑战阻碍了其用户使用基于以太坊的应用。

为解决可扩展性问题，StarkWare 开发了 StarkEx，这是建立在以太坊上的二层可扩展性引擎，专为应用程序设计。

StarkEx 旨在不影响安全性、隐私性、自托管的情况下，大幅度提升以太坊的可扩展性，提供闪电般快速和低 gas 费用的交易。

为了实现该目标，StarkEx 使用了一种先进的密码学系统，即 STARK 有效性证明 (Validity Proof)。

有效性证明能够在链下完成批量交易处理，同时在以太坊主网的智能合约验证交易的合法性。除增加吞吐量外，通过在同一批次的交易均摊 gas 费用，大大降低了使用 StarkEx 的应用程序 gas 费。

StarkEx 可扩展性引擎如何运行

StarkEx 的亮点在于可扩展性引擎中的两个关键组件分工合作，即链下 STARK 证明器和链上验证器。验证器计算量相较于证明计算量呈多对数（译者注：即验证所需的计算量增长远低于证明计算量），这就保证 StarkEx 能够同时提供扩展性和计算完整性 (Computational Integrity)。

但它的底层到底是如何运行的？该过程包含四个步骤：

批量处理
验证和更新
生成证明
链上验证

下面我们来逐一分析。

批量交易

运营商（例如交易所）将多个交易打包到同一个「批次」中，交由 StarkEx 服务处理。然后，将同一批次打包成单个压缩状态更新到链上，并提交一个证明。这样处理效率更高，且减少了必须在链上处理的交易总数。

验证和更新

整个系统交易状态以哈希形式压缩更新。

生成证明

当批量交易处理完成后，StarkEx 会生成一个 STRAK 证明用于确认交易的有效性。然后将证明和更新发送到链上验证器智能合约来确保交易完整性。

链上验证

STARK 证明完成验证后，状态更新提交至以太坊，并在以太坊主网上完成结算确认。

所有的交易都是在链下处理和验证，但完整性证明都是在链上进行验证。此外，所有的交易都是私密的，受到后量子安全密码学 (Post-Quantum Secure Cryptography) 的保护。这意味着 StarkEx 的完整性能够抵抗量子计算机 (Quantum Computer) 的攻击。量子计算机不久将有能力打破传统加密算法。

StarkEx 的业绩和用例

StarkEx 的业绩让人十分惊喜，自 2020 年在以太坊主网上线以来，StarkEx 经过实战测试，达到生产级别，已完成交易量超 2.94 亿笔，累计交易量超 7780 亿美元，铸造超 9000 万个 NFT。所有 StarkEx 平台上已锁定超 5.48 亿美元价值的资产，这也证明了其可靠性、安全性和信任度。

相比于统计数据，更惊人的是 StarkEx 的灵活可变性。

StarkEx 通过 REST API 部署和集成即时可用，只需几周时间即可在主网上发布生产级别应用程序。而 StarkWare 开发富有表现力的零知识证明编程语言 Cairo 更是提升灵活性，让 StarkEx 可以针对特定逻辑定制各种功能。

StarkEx 已承载丰富多样的应用，可以完美说明这一点。