L2 Summer 將至？一文掌握 StarkNet 技術原理及生態_STAR

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Layer2Summer的前奏

Arbitrum的DeFi生態已初具規模，其發放空投的決定更是讓自身坐穩Layer2生態頭把交椅。自發布空投規則到開啟認領，ArbitrumOne的TVL已經占據整個layer2生態的66.61%，活躍用戶在兩周內暴漲四十萬。

曾經的layer2四大天王：Optimism、Arbitrum、zkSync、StarkNet，已僅剩后兩者沒有宣布空投。Optimism和Arbitrum先后實踐了生態積累+空投搶用戶的打法，結果已經在Layer2生態的市場份額中得到體現。隨著Layer2生態愈發成熟，加之EIP-4844將大幅降低Rollup費用，搶占用戶將成為Layer2制勝的核心因素。在現行的市場格局下，留給zkSync和StarkNet搶占市場時間已經不多，項目間的競爭和用戶的fomo帶來的財富效應已經讓Layer2Summer呼之欲出。

作為Layer2四大天王中估值最高的項目，StarkNet生態項目的含金量不用多說，從近期的交易活躍度就可見一斑。StarkNet已經于2022年11月16日宣布在以太坊主網上部署了其原生代幣$STRK，用于投票、質押和支付費用，代幣分配仍待決定。下文將介紹StarkNet及其生態內重點項目。如果對生態項目比較感興趣的小伙伴可以直接閱讀第三部分。

02StarkWare介紹

2.1項目概況

StarkNet的母公司StarkWare成立于2018年,總部位于以色列，兩個主要產品為基于以太坊主網構建的擴容引擎StarkEx和通用型ZK-RollupStarkNet。StarWare技術團隊已經在ZKP領域擁有十多年的研究與工程經驗，于2018年率先提出采用SATRK有效性證明解決以太坊可擴展性難題，實現解鎖大規模可擴展性。

StarkEx：為應用程序設計的二層可擴展性引擎，StarkEx為每一個應用提供專門的Rollup技術服務，自2020年就已正式上線以太坊主網，相對成熟。目前基于StarkEX開發的項目有Sorare、immutableX、dYdX、ApeX等著名項目。StarkNet：可以部署任意的智能合約的通用型Rollup，無需為特定應用做定制開發。StarkNet于2021年11月上線以太坊主網，目前有50+項目上線主網，100+項目上線測試網。StarkWare在7輪融資中累計已獲得2.73億美元融資，2018年1月完成600萬美元種子輪融資，同年7月獲得以太坊基金會的1200萬美元贈款；2021年3月份完成Paradigm領投的7500萬B輪融資，同年11月份完成5000萬美元C輪融資，投資方包括Paradigm、AlamedaResearch、ThreeArrowsCapital等；2022年5月25日，StarkWare以80億美元估值完成1億美元D輪融資，GreenoaksCapital、Coatue、TigerGlobal和其他參與者領投。

ETH最近活躍7-10年的供應量達到歷史新高:金色財經報道，據Glassnode數據顯示，ETH最近活躍7-10年的供應量剛剛達到4005,727.471ETH，為歷史新高。[2023/7/23 15:52:48]

2.2技術架構

與其他基于有效性證明的zk-rollup方案類似，StarkNet與StarkEx也采用「鏈下計算-生成zk證明-鏈上驗證」的形式來實現對以太坊的擴容。但其通過獨創的zk-STARK零知識證明算法、zk友好的編程語言Cairo、SHARP共享驗證器、多樣化數據可用性來實現高交易處理速度、低成本等特性。

2.2.1基于STARK的有效性證明

zk-STARK由StarkWare的創始人EliBenSasson在2018年的一篇論文中提出，其是Zero-KnowledgeScalableTransparentArgumentofKnowledge的縮寫，具有可拓展、透明等優良特性。

透明性：ZK-STARK可以在沒有公共參考字符串(CRS：CommonReferenceString)的可信設置的情況下工作。相反，使用可公開驗證的隨機性來建立證明者和驗證者之間的交互，這減少了用戶的信任假設并提高了基于STARK的協議的安全性可拓展性：STARK具有驗證的對數壓縮特性，可以實現更快的驗證速度，即當證明一個命題需要的時間為T時，驗證證明所需要的時間僅為log(T)，該特性能讓STARK通過遞歸來實現低成本與降低大型組合命題延遲等特性，實現可拓展

STARK的優點也伴隨著一系列權衡：

STARK的證明尺寸比SNARK大，因此當Layer2交易量較低難以分攤證明成本時，就會出現較大的確認延遲，目前StarkNet的交易最終確認時間在8小時左右，原因就在于StarkNet目前交易量較低，需要收集足夠的交易筆數才能均攤一次有效性證明的成本；同時zk-STARK需要配合Cairo來為交易生成有效性證明，對開發者有一定的學習門檻。

2.2.2Cairo編程語言

Cairo為StarkWare團隊于2020年發布的圖靈完備編程語言，讓不了解STARK的開發者也能夠Cairo來使用STARK實現可驗證計算。在現存的多數證明系統中，對于每一個業務邏輯，即每一次計算，都需要生成一組代表特定計算的多項式約束，其困難在于如何將多樣化的智能合約的執行結果統一成可以驗證的多項式方程。

通過Cairo編寫的程序，可以將計算結果通過STARK證明器直接轉化成可證明的多項式方程，由此讓智能合約與零知識證明實現良好的兼容性。Cairo是為STARK而生的編程語言，兩者相結合可以最大程度釋放STARK的潛力，但其與EVM生態的割裂一直是需要被解決的問題。EVM兼容是各種zk擴容方案爭搶的高地，StarkWare團隊也在為此努力。

2022年10月末，StarkNet便宣稱使用Cairo開發出ZK-EVM，同時以太坊客戶端Nethermind正致力于開發Solidity到Cairo的編譯器Warp，以實現StarkWare對EVM的兼容性。團隊宣稱目前Wrap已經支持將UniswapV3重寫為Cairo代碼。隨著StarkNet真正投入生產環境，不同方案兼容性的實際效果將會得到檢驗。

2.2.3SHARP共享證明器

Themis Protocol遭受預言機操縱攻擊，黑客獲利約37萬美元:6月28日消息， DeFi協議Themis Protocol發推確認協議被利用，暫停借貸功能，稱目前第一個選擇是嘗試與黑客合作取回資金，若黑客不愿意合作將與當局合作解決，目前正在制定補償計劃。

據ChainAegis安全監測顯示，Themis Protocol遭受預言機操縱攻擊，攻擊者竊取了37萬美元。[2023/6/28 22:05:10]

SHARP即共享證明器(SHARedProver)，是StarkEx和StarNet生成零知識證明的Prover。SHARP可同時為StarkEx和StarNet生成有效性證明，因此可以聚合不同的StarkEx應用以及StarkNet上發生的交易，并在一個單一的STARK證明中證明，以此實現更快填滿STARK證明的容量，從而提高交易處理速度和降低延遲。遞歸證明是下一代前沿技術，不僅適用于一些硬編碼邏輯，而且適用于通用計算。SHARP與STARK結合后，能夠讓整個StarkWare生態內的交易良好實現遞歸的性質，帶來極致的可拓展性。

2.2.4多樣化數據可用性

有效性證明的一般邏輯是「鏈下計算-生成zk證明-鏈上驗證」，即用戶在Layer2上發送交易->Sequencer收集進行排序和執行，計算完成后的交易將遞交Prover->Prover生成有效性證明，遞交給主網上的Verifier合約->Verifier合約對證明的有效性進行驗證，若驗證通過，則狀態被主網確認。數據可用性：在Rollup模式下，Prover生成的證明被驗證后，新狀態獲得有效性，狀態的具體信息將被寫進主網，用戶可以無需信任地基于被主網確認過的狀態信息發起新的轉賬，因為主網有最新的用戶余額，即數據可用性在鏈上。

實際上，主網消耗的gas成本大部分用于數據可用性的儲存，而非驗證證明，即主網擁有數據可用性將產生大量成本。因此StarkNet提出了將數據可用性轉移到鏈下儲存的方案Validium，鏈上只保存被驗證過的狀態的哈希值。該方案中，數據可用性由數據可用性委員會(DataAvailabilityCommittee,DAC)存儲，該委員會由法定人數的獨立成員組成，負責監督狀態正確更新，并保留已處理數據的副本。

當用戶想要在新狀態下提取Layer2資金時，需要DAC簽名來提供具體的賬本信息。Validium能夠大幅降低Rollup成本，但同時其犧牲了去中心化，適合用于非重要交易的數據可用性。基于Rollup和Validium兩種基礎模式，StarkWare還提供了Volition模式，讓用戶能夠在交易層級從Validium和Rollup模式之間選擇數據可用性的存儲方式。

用戶可以在每個單筆交易中選擇用Validium或Rollup模式進行保存。總結起來，StarkWare提供的三種數據可用性模式可以讓dApp和用戶根據數據重要程度進行選擇，團隊稱目前三種方式都已在生產中可用。但無論使用的哪一種DA模式，所有的交易有效性都會由STARK有效性證明保障。

Rollup：賬本直接發布在區塊鏈上Validium：數據可用性協會(DAC)確保賬本安全，只有哈希值保存在鏈上Volition：應用程序讓用戶在發起每筆交易時都可以選擇該筆交易的DA模式，Rollup或Validium2.3工作流程

2.3.1StarkNet工作流程

1.用戶發起交易，并將交易發送給Squencer進行驗證、排序和執行，并打包批次。目前StarkNet系統中只有一個StarkWare官方掌握的Sequencer，但StarkWare團隊計劃后續將Squencer去中心化；Squencer通過CairoOS來執行交易，扮演了EVM的角色。

Polygon首席安全官：每家大公司都該聘請一位密鑰管理人員:金色財經報道，Polygon 區塊鏈首席安全官 (CSO) Mudit Gupta近日在接受采訪時建議所有區塊鏈公司和大企業都應該招募傳統安全團隊，以防止黑客攻擊，他透露最近加密領域的所有黑客攻擊都可能與 Web2 安全性中存在的漏洞有關，其中包括私鑰管理中的漏洞和網絡釣魚攻擊以獲取對錢包的登錄訪問權限，以及其他安全策略。Mudit Gupta稱自己一直在推動所有區塊鏈公司和大企業至少聘請一位真正知道密鑰管理的專業安全人員，同時應該有適當的審計跟蹤記錄和適當的風險管理，但許多加密公司都忽略這個問題。（samacharcentral）[2022/9/12 13:24:10]

2.Squencer將執行交易的蹤跡遞交給Prover，由Prover對計算完整性生成一個有效性證明。執行蹤跡是生成zkp的核心，記錄執行蹤跡是Cairo語言的zk友好特性；這里的Prover也為StarkEx生成有效性證明，且可以聚合來自不同StarkEx應用和StarkNet的交易，實現共享。

3.Squencer和Prover將有效性證明和全局狀態變化發送給全節點進行記錄。全節點基于P2P網絡構建，負責記錄整個Layer2網絡的交易歷史和以太坊主網上與Layer2相關的交易。

4.Prover將有效性證明遞交給主網上的Verifier。Verifier是部署在以太坊主網上的智能合約，負責收取并驗證Prover提供的有效性證明。

5.Verifier將驗證過的結果發送至主網上的StarkNetCore合約進行記錄和保存。StarkNetCore合約部署在以太坊主網上，用于接收Layer2全局狀態變化信息，包括狀態哈希以及數據可用性；經過Verifier驗證過的結果是一串狀態哈希，由Verifier寫入一筆新的Layer1交易，并傳遞給Core合約進行保存。

6.StarkNetCore合約接收到驗證結果后，從Layer2接收「Calldata」形式的數據可用性并保存。該數據會同步給Layer2的全節點進行解碼，以保證全節點能夠記錄和重建Layer2的歷史交易；在Validium方案中，StarkNetCore合約不保存數據可用性，僅保存狀態哈希。

2.3.2StarkEx工作流程

1.用戶在應用內發起交互，由應用執行并生成交易，這些交易會被應用直接發送給StarkEx服務器。StarkEx服務器是StarkEx為某應用定制的Cairo程序2.StarkEx服務器分批打包交易，并發送給SHARPProver，并生成有效性證明3.Prover將生成的有效性證明發送至鏈上的Verifier進行驗證4.當驗證通過后，Verifier向StarkEx合約發送狀態哈希；StarkEx服務器將向主網上的StarkEx合約發送更新的整個狀態在整個過程中，用戶與應用的交互在鏈下進行，應用向StarkEx服務器發送交易的過程在鏈上進行。

2.4StarkNet價值分析

StarkNet是StarkWare推出的通用型Layer2，其采取有效性證明方案來獲得主網的安全性，在賽道上屬于zk-rollup。「zk-rollup與op-rollup誰將占領未來」是一個老生常談的話題，主流觀點是op-rollup因為其技術實現難度小，EVM兼容性好，將在短期占據主導地位；在長期，伴隨著以太坊生態的進一步爆發，op-rollup的交互式方案將會受到局限，zk-rollup會憑借有效性證明的非交互性以及簡潔性占據主導地位。在zk-rollup的細分賽道中，StarkNet并沒有在火熱的zkEVM方向上沖鋒在前，而是通過STARK+Cairo開辟了一條新的道路，致力于將有效性證明技術發揮到極致，催生StarkNet原生的生態。目前，整個Web3還并未實現massadoption，StarkNet的生態也僅僅是初現雛形，交易量稀少讓StarkNet難以積攢足夠數量的交易來均攤有效性證明的成本，導致StarkNet的交易確認時間較長，無法發揮極致的可拓展性。但隨著Web3的滲透率逐步上升，StarkNet會憑借其獨特的技術優勢承接大量用戶與交易，為以太坊生態帶來多樣性的同時，讓更多用戶享受到良好的Web3體驗。03

Poloniex已支持用戶充提基于波場的分叉幣期貨ETHS和ETHW:8月9日消息，據官方消息，加密交易平臺 Poloniex 現已支持用戶充提基于波場網絡的以太坊分叉幣期貨 ETHS (ETH2, Ethereum PoS) 和 ETHW (ETH1, Ethereum PoW)。

目前開放的交易對包括：ETHS/ETH、ETHS/ USDT 、ETHS/USDD，以及 ETHW/ETH、ETHW/ USDT 、ETHW/USDD。[2022/8/9 12:13:30]

盤點StarkNet生態重點項目

StarkNet官方顯示：基于StarkNet部署并上線的項目有100+個，其中53個已經上線主網，涵蓋錢包、DID、跨鏈橋、DID、DeFi、NFT、Game等多種項目類型。以下將選取重點類型中的重點項目進行介紹。更多項目可通過StarkNet生態列表自行了解。https://www.starknet-ecosystem.com/en

3.1錢包

3.1.1ArgentX

ArgentX是由Argent推出的StarkNet錢包，也是第一個支持StarkNet的錢包，其利用StarkNet原生的賬戶抽象特性來實現多重簽名和無助記詞特性，同時借助StarkNet優秀的性能實現更低的交易費用和更快的確認時間進行交易。ArgentX的用戶可以通過ios和谷歌插件兩個方式使用Argent。其內置的交換、質押、借貸等DeFi功能讓用戶能在錢包里完成DeFi的一站式操作。Argent還提供生物特征驗證、守護者機制等功能讓用戶獲得web2體驗。ArgentX的合約安全性已經過TrailofBits,SolidifiedandG0Group三家審計公司的認證。Argent于2022年4月獲得4000萬美金的B輪融資，由FabricVentures和Metaplanet領投。

3.1.2Bravvos

Bravvos同樣是一個運行在StarkNet上自托管賬戶抽象錢包。Bravvos致力于提供提供無縫的Web2.0用戶體驗，可在iOS、安卓以及多種瀏覽器上使用，同時消除了助記詞，讓用戶能夠恢復賬戶。Bravvos也計劃提供類似質押、借貸等DeFi服務。Braavos還支持賬戶分割，通過支持提現限制和提現延遲時間，將長期儲蓄和日常消費分開，并讓用戶能夠查看每筆交易的明細，實現精細化管理鏈上資金。Bravvos于2022年10月宣布完成1000萬美金融資，由PanteraCapital領投。

3.2跨鏈橋

3.2.1StarkGate

StarkGate是由StarkWare開發的以太坊?Starknet官方跨鏈橋，幫助用戶在以太坊和StarkNet間實現ETH和ERC-20代幣的跨鏈交易。StarkGate與以太坊之間的橋接器通過StarkNet的消息傳遞機制進行通信，并基于STARK的計算壓縮能力實現低成本交互。

美股股指期貨持續拉升，道指期貨漲1%:金色財經報道，行情顯示，美股股指期貨持續拉升，道指期貨漲1%，納指期貨、標普500指數均漲超0.8%。[2022/7/15 2:16:10]

3.2.2OrbiterFinance

OrbiterFinance是一個去中心化的跨Rollup橋，能夠讓用戶在ETH主網、StarkNet、zkSync、Loopring、Arbitrum、Optimism、Polygon、ZKSpace、ImmutableX、dYdX、Metis、BNBChain和Boba之間進行資產跨鏈。Orbiter橋通過獨特的做市商模式，讓用戶獲得了手續費低、速度快等優秀體驗，但其目前僅支持ETH、USDC、USDT、DAI四個幣種的轉賬。Orbiter于2022年11月完成首輪融資，TigerGlobal、Matrixport、A&TCapital、StarkWare、Cobo、imToken、MaskNetwork、ZonffPartners等參投，融資金額未披露。此外，Vitalik還曾向其捐贈16ETH。

3.3DID

3.3.1StarkNetID

StarkNet.id是StarkNet的域名服務，讓用戶免費鑄造基于StarkNet的去中心化身份。用戶還可以將任何數據附加到Starknet身份上，包括從Web2的社交媒體帳戶到Web3的ENS域名等身份標簽，團隊后續計劃推出配套StarkNet身份儀表盤和更多功能，讓用戶能夠更容易管理和構建更加全面的去中心化身份系統。根據數據顯示，目前被鑄造出的StarkNet.id的總量148.05K，持有用戶數85.28K，地板價為0.015eth左右，總交易量1.16eth。

3.3.2WIWProtocol

WIW是一個注重隱私保護的鏈上身份協議，能夠根據用戶鏈上行為生成對應標簽，幫助用戶構建身份系統，主要涵蓋三個應用場景：

個人品牌打造：WIW能夠幫用戶展示鏈上成就，打造鏈上簡歷，通過構建用戶的鏈上信用來讓用戶獲得潛在的空投和信用借貸機會社交活動：WIW對用戶身份的精準分析能夠讓用戶找到并加入匹配的社區、認識知趣相同的人為建設者提供工具：WIW的標簽能夠讓建設者在不觸及用戶隱私的情況下分析用戶，還能精準開展營銷活動

3.4DeFi

3.4.110KSwap

10KSwap是部署在StarkNet上的第一個開源AMM協議，旨在利用rollup的性能為AMM協議的性能，為L2世界帶來更低的費用、更少的摩擦以及更好的流動性。目前10KSwap支持了ETH、USDC、DAI、WBTC、USDT五種代幣間的swap，與傳統swap類似，用戶也可以向10Kswap提供流動性來賺取做市收益。目前，10Kswap的流動性約為120w美金，日交易量約為82.86w美金，仍然處于早期階段。

3.4.2Nostra

Nostra是基于StarkNet部署的去中心化借貸協議，是StarkNet首款支持閃電貸的協議，也提供了StarkNet第一個原生穩定幣$UNO。Nostra旨在構建StarkNet的流動性層，由三個產品組成：Nostra貨幣市場、UNO、NostraSwap：

Nostra貨幣市場：是流動性層的核心產品，為用戶提供類似MakerDAO的鑄幣借貸服務；Nostra還提供了抵押物風險隔離、智能清算等特性，讓用戶的借貸體驗進一步提升，獲得更好的資產安全性；貨幣市場還為NostraSwap和UNO鑄造者提供收益，助力整個流動性系統完成邏輯閉環NostraSwap：是Nostra系統中的穩定幣交易平臺，類似Curve，用來支持UNO的掛鉤和增長。用戶可以在NostraSwap上提供LP來獲得交易費和貨幣市場的利息，也可以實現$UNO和其他穩定幣的兌換UNO：是第一個Starknet原生穩定幣，可由用戶超額抵押進行鑄造或在NostraSwap兌換獲得；$UNO將用于各種支持場景中的使用，包括DeFi、游戲、NFT、現實世界支付等。

3.4.3ZKX

ZKX是StarkNet上第一個具有自我托管和社區治理的永續期貨交易平臺。該協議旨在通過分散的節點網絡和升級的交易體驗提供進一步的可擴展性，并向StarkNet和以太坊上的任何用戶提供永續掉期和衍生品。ZKX出臺了一系列措施來鼓勵用戶進行交易，包括交易和質押賺取USDC，提高交易量解鎖ZKX高級功能等。ZKX于2022年7月宣布完成了450萬美金種子輪融資，投資方包括StarkWare、AlamedaResearch、Huobi、AmberGroup和Crypto.com等。

3.5NFT

3.5.1AspectAspect是StarkNet生態中首個NFT交易平臺，于2022年8月推出，用戶可以在該平臺上鑄造、上傳和買賣NFT。目前其交易量仍然較小，處于早期階段。

3.5.2MintSquare

MintSquare是另一個基于StarNet上的NFT創作與交易平臺，致力于為用戶提供更便宜、更快確認速度的NFT交易體驗，其同時也部署在zkSyncEra上。目前其交易量略高于Aspect，但也比較早期。

3.6Game

3.6.1cartridge.gg

StarkNet上的鏈游集成平臺，類似Web2中的Steam游戲商城。一方面，Cartridge能夠幫助用戶篩選鏈游、與好友進行互動。另一方面，Cartridge作為鏈游基礎設施也能夠結合DID、錢包等，為玩家提供更加豐富的鏈上體驗。

3.6.2Briq

Briq是構建在StarkNet上的3D方塊構建NFT類型鏈游，允許任何人構建單獨虛擬世界存儲鏈上，用戶可以使用Briqs建造ERC-1155標準的NFT、構建鏈游。目前BriqNFT的總鑄造數量為119.11K，持有用戶數98.43K，地板價約為0.12eth，總交易量98.57eth。

3.6.3InfluenceInfluence是一款沉浸式太空戰略沙盒MMO，項目代幣$SWAY。玩家擁有專屬的小行星，通過操縱不同職業的船員，進行采礦、建筑、貿易、研究、戰斗等。目前Influence已進行三輪有獎測試，正在持續積極開發中，發布日期尚未最終確定。目前InfluenceAsteroids資產的總交易量微1384eth，地板價0.0349eth。

3.6.4lootrealms

LootRealms由游戲工作室BibliothecaDAO開發，是一個大型多人、鏈上可組合的策略類游戲生態，代幣$LORDS。玩法類似于Web2的軍事沙盤游戲，如EVE、率土之濱等，玩家需要搭建可持續的經濟系統來生產資源，還要通過構建軍事力量保護與爭搶資源。LootRealms游戲世界由8000個Realms組成，目前Realms總交易量6532eth，地板價0.4799eth。

04

總結

StarkNet憑借其強大的技術優勢和資本加持，在Layer2方案中走出了獨特的道路。其通過STARK+Cairo充分激發了有效性證明的潛力，在處理大量交易時能夠相對其他方案更加游刃有余。StarkNet暫時放棄了良好的EVM兼容性，但這也意味著StarkNet能夠擺脫EVM框架的束縛，獲得更加靈活的開發體驗，吸引多元化的開發者。在長期來看，其更有潛力來承接生態的爆發，同時也將為以太坊生態帶來多元化的特性。目前，StarkNet的生態已經初現雛形，但仍處于早期階段，這對用戶來說也是不錯的入局機會。

參考材料

https://starknet-zh.notion.site/StarkNet-ca5af6495c3642e6b48424202fbec3d1

?https://www.starknet-ecosystem.com/en

?https://foresightnews.pro/wiki/project/8577

https://docs.starkware.co/starkex/overview.html

?https://foresightnews.pro/article/detail/22987

?https://mirror.xyz/0xd05cFA28Eaf8B4eaFD8Cd86d33c6CeD1a1875417/vyTBBINJw5zdnXA8wLb

Nqd3nORWAa3yoizubluJ6VTE

https://xueqiu.com/1903522932/222836004

?https://www.panewslab.com/zh/articledetails/jt8b7qkk.html

?https://david-barreto.com/starknets-architecture-review/#more-4602

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