STA:L2 Summer 将至？一文掌握 StarkNet 技术原理及生态_STARK

01

Layer2Summer的前奏

Arbitrum的DeFi生态已初具规模，其发放空投的决定更是让自身坐稳Layer2生态头把交椅。自发布空投规则到开启认领，ArbitrumOne的TVL已经占据整个layer2生态的66.61%，活跃用户在两周内暴涨四十万。

曾经的layer2四大天王：Optimism、Arbitrum、zkSync、StarkNet，已仅剩后两者没有宣布空投。Optimism和Arbitrum先后实践了生态积累+空投抢用户的打法，结果已经在Layer2生态的市场份额中得到体现。随着Layer2生态愈发成熟，加之EIP-4844将大幅降低Rollup费用，抢占用户将成为Layer2制胜的核心因素。在现行的市场格局下，留给zkSync和StarkNet抢占市场时间已经不多，项目间的竞争和用户的fomo带来的财富效应已经让Layer2Summer呼之欲出。

作为Layer2四大天王中估值最高的项目，StarkNet生态项目的含金量不用多说，从近期的交易活跃度就可见一斑。StarkNet已经于2022年11月16日宣布在以太坊主网上部署了其原生代币$STRK，用于投票、质押和支付费用，代币分配仍待决定。下文将介绍StarkNet及其生态内重点项目。如果对生态项目比较感兴趣的小伙伴可以直接阅读第三部分。

02StarkWare介绍

2.1项目概况

StarkNet的母公司StarkWare成立于2018年,总部位于以色列，两个主要产品为基于以太坊主网构建的扩容引擎StarkEx和通用型ZK-RollupStarkNet。StarWare技术团队已经在ZKP领域拥有十多年的研究与工程经验，于2018年率先提出采用SATRK有效性证明解决以太坊可扩展性难题，实现解锁大规模可扩展性。

StarkEx：为应用程序设计的二层可扩展性引擎，StarkEx为每一个应用提供专门的Rollup技术服务，自2020年就已正式上线以太坊主网，相对成熟。目前基于StarkEX开发的项目有Sorare、immutableX、dYdX、ApeX等著名项目。StarkNet：可以部署任意的智能合约的通用型Rollup，无需为特定应用做定制开发。StarkNet于2021年11月上线以太坊主网，目前有50+项目上线主网，100+项目上线测试网。StarkWare在7轮融资中累计已获得2.73亿美元融资，2018年1月完成600万美元种子轮融资，同年7月获得以太坊基金会的1200万美元赠款；2021年3月份完成Paradigm领投的7500万B轮融资，同年11月份完成5000万美元C轮融资，投资方包括Paradigm、AlamedaResearch、ThreeArrowsCapital等；2022年5月25日，StarkWare以80亿美元估值完成1亿美元D轮融资，GreenoaksCapital、Coatue、TigerGlobal和其他参与者领投。

比特币全网未确认交易数量为59347笔:金色财经报道，据BTC.com数据显示，目前比特币全网未确认交易数量为59510笔，全网算力为323.11 EH/s，24小时交易速率为3.45交易/s，目前全网难度为43.55 T，预测下次难度上调4.08%至45.33 T，距离调整还剩10天10小时。[2023/3/14 13:01:45]

2.2技术架构

与其他基于有效性证明的zk-rollup方案类似，StarkNet与StarkEx也采用「链下计算-生成zk证明-链上验证」的形式来实现对以太坊的扩容。但其通过独创的zk-STARK零知识证明算法、zk友好的编程语言Cairo、SHARP共享验证器、多样化数据可用性来实现高交易处理速度、低成本等特性。

2.2.1基于STARK的有效性证明

zk-STARK由StarkWare的创始人EliBenSasson在2018年的一篇论文中提出，其是Zero-KnowledgeScalableTransparentArgumentofKnowledge的缩写，具有可拓展、透明等优良特性。

透明性：ZK-STARK可以在没有公共参考字符串(CRS：CommonReferenceString)的可信设置的情况下工作。相反，使用可公开验证的随机性来建立证明者和验证者之间的交互，这减少了用户的信任假设并提高了基于STARK的协议的安全性可拓展性：STARK具有验证的对数压缩特性，可以实现更快的验证速度，即当证明一个命题需要的时间为T时，验证证明所需要的时间仅为log(T)，该特性能让STARK通过递归来实现低成本与降低大型组合命题延迟等特性，实现可拓展

STARK的优点也伴随着一系列权衡：

STARK的证明尺寸比SNARK大，因此当Layer2交易量较低难以分摊证明成本时，就会出现较大的确认延迟，目前StarkNet的交易最终确认时间在8小时左右，原因就在于StarkNet目前交易量较低，需要收集足够的交易笔数才能均摊一次有效性证明的成本；同时zk-STARK需要配合Cairo来为交易生成有效性证明，对开发者有一定的学习门槛。

2.2.2Cairo编程语言

Cairo为StarkWare团队于2020年发布的图灵完备编程语言，让不了解STARK的开发者也能够Cairo来使用STARK实现可验证计算。在现存的多数证明系统中，对于每一个业务逻辑，即每一次计算，都需要生成一组代表特定计算的多项式约束，其困难在于如何将多样化的智能合约的执行结果统一成可以验证的多项式方程。

通过Cairo编写的程序，可以将计算结果通过STARK证明器直接转化成可证明的多项式方程，由此让智能合约与零知识证明实现良好的兼容性。Cairo是为STARK而生的编程语言，两者相结合可以最大程度释放STARK的潜力，但其与EVM生态的割裂一直是需要被解决的问题。EVM兼容是各种zk扩容方案争抢的高地，StarkWare团队也在为此努力。

2022年10月末，StarkNet便宣称使用Cairo开发出ZK-EVM，同时以太坊客户端Nethermind正致力于开发Solidity到Cairo的编译器Warp，以实现StarkWare对EVM的兼容性。团队宣称目前Wrap已经支持将UniswapV3重写为Cairo代码。随着StarkNet真正投入生产环境，不同方案兼容性的实际效果将会得到检验。

2.2.3SHARP共享证明器

SHARP即共享证明器(SHARedProver)，是StarkEx和StarNet生成零知识证明的Prover。SHARP可同时为StarkEx和StarNet生成有效性证明，因此可以聚合不同的StarkEx应用以及StarkNet上发生的交易，并在一个单一的STARK证明中证明，以此实现更快填满STARK证明的容量，从而提高交易处理速度和降低延迟。递归证明是下一代前沿技术，不仅适用于一些硬编码逻辑，而且适用于通用计算。SHARP与STARK结合后，能够让整个StarkWare生态内的交易良好实现递归的性质，带来极致的可拓展性。

以太坊质押基础设施ssv.network的Discord服务器被入侵:金色财经报道，据CertiK监测， 去中心化以太坊质押基础设施 ssv.network 的 Discord 服务器被入侵，黑客发布了网络钓鱼链接。CertiK 提醒用户在团队确认他们已重新获得对服务器的控制之前，请勿点击任何链接。[2023/2/15 12:08:15]

2.2.4多样化数据可用性

有效性证明的一般逻辑是「链下计算-生成zk证明-链上验证」，即用户在Layer2上发送交易->Sequencer收集进行排序和执行，计算完成后的交易将递交Prover->Prover生成有效性证明，递交给主网上的Verifier合约->Verifier合约对证明的有效性进行验证，若验证通过，则状态被主网确认。数据可用性：在Rollup模式下，Prover生成的证明被验证后，新状态获得有效性，状态的具体信息将被写进主网，用户可以无需信任地基于被主网确认过的状态信息发起新的转账，因为主网有最新的用户余额，即数据可用性在链上。

实际上，主网消耗的gas成本大部分用于数据可用性的储存，而非验证证明，即主网拥有数据可用性将产生大量成本。因此StarkNet提出了将数据可用性转移到链下储存的方案Validium，链上只保存被验证过的状态的哈希值。该方案中，数据可用性由数据可用性委员会(DataAvailabilityCommittee,DAC)存储，该委员会由法定人数的独立成员组成，负责监督状态正确更新，并保留已处理数据的副本。

当用户想要在新状态下提取Layer2资金时，需要DAC签名来提供具体的账本信息。Validium能够大幅降低Rollup成本，但同时其牺牲了去中心化，适合用于非重要交易的数据可用性。基于Rollup和Validium两种基础模式，StarkWare还提供了Volition模式，让用户能够在交易层级从Validium和Rollup模式之间选择数据可用性的存储方式。

用户可以在每个单笔交易中选择用Validium或Rollup模式进行保存。总结起来，StarkWare提供的三种数据可用性模式可以让dApp和用户根据数据重要程度进行选择，团队称目前三种方式都已在生产中可用。但无论使用的哪一种DA模式，所有的交易有效性都会由STARK有效性证明保障。

Rollup：账本直接发布在区块链上Validium：数据可用性协会(DAC)确保账本安全，只有哈希值保存在链上Volition：应用程序让用户在发起每笔交易时都可以选择该笔交易的DA模式，Rollup或Validium2.3工作流程

2.3.1StarkNet工作流程

1.用户发起交易，并将交易发送给Squencer进行验证、排序和执行，并打包批次。目前StarkNet系统中只有一个StarkWare官方掌握的Sequencer，但StarkWare团队计划后续将Squencer去中心化；Squencer通过CairoOS来执行交易，扮演了EVM的角色。

2.Squencer将执行交易的踪迹递交给Prover，由Prover对计算完整性生成一个有效性证明。执行踪迹是生成zkp的核心，记录执行踪迹是Cairo语言的zk友好特性；这里的Prover也为StarkEx生成有效性证明，且可以聚合来自不同StarkEx应用和StarkNet的交易，实现共享。

3.Squencer和Prover将有效性证明和全局状态变化发送给全节点进行记录。全节点基于P2P网络构建，负责记录整个Layer2网络的交易历史和以太坊主网上与Layer2相关的交易。

4.Prover将有效性证明递交给主网上的Verifier。Verifier是部署在以太坊主网上的智能合约，负责收取并验证Prover提供的有效性证明。

美元指数DXY回落至105下方，为8月以来新低:金色财经报道，数据显示，美元指数DXY回落至105下方，为8月以来新低，日内跌0.76%。美国国债收益率下跌，10年期国债收益率日内下跌12.50个基点，报3.576%。[2022/12/1 21:16:24]

5.Verifier将验证过的结果发送至主网上的StarkNetCore合约进行记录和保存。StarkNetCore合约部署在以太坊主网上，用于接收Layer2全局状态变化信息，包括状态哈希以及数据可用性；经过Verifier验证过的结果是一串状态哈希，由Verifier写入一笔新的Layer1交易，并传递给Core合约进行保存。

6.StarkNetCore合约接收到验证结果后，从Layer2接收「Calldata」形式的数据可用性并保存。该数据会同步给Layer2的全节点进行解码，以保证全节点能够记录和重建Layer2的历史交易；在Validium方案中，StarkNetCore合约不保存数据可用性，仅保存状态哈希。

2.3.2StarkEx工作流程

1.用户在应用内发起交互，由应用执行并生成交易，这些交易会被应用直接发送给StarkEx服务器。StarkEx服务器是StarkEx为某应用定制的Cairo程序2.StarkEx服务器分批打包交易，并发送给SHARPProver，并生成有效性证明3.Prover将生成的有效性证明发送至链上的Verifier进行验证4.当验证通过后，Verifier向StarkEx合约发送状态哈希；StarkEx服务器将向主网上的StarkEx合约发送更新的整个状态在整个过程中，用户与应用的交互在链下进行，应用向StarkEx服务器发送交易的过程在链上进行。

2.4StarkNet价值分析

StarkNet是StarkWare推出的通用型Layer2，其采取有效性证明方案来获得主网的安全性，在赛道上属于zk-rollup。「zk-rollup与op-rollup谁将占领未来」是一个老生常谈的话题，主流观点是op-rollup因为其技术实现难度小，EVM兼容性好，将在短期占据主导地位；在长期，伴随着以太坊生态的进一步爆发，op-rollup的交互式方案将会受到局限，zk-rollup会凭借有效性证明的非交互性以及简洁性占据主导地位。在zk-rollup的细分赛道中，StarkNet并没有在火热的zkEVM方向上冲锋在前，而是通过STARK+Cairo开辟了一条新的道路，致力于将有效性证明技术发挥到极致，催生StarkNet原生的生态。目前，整个Web3还并未实现massadoption，StarkNet的生态也仅仅是初现雏形，交易量稀少让StarkNet难以积攒足够数量的交易来均摊有效性证明的成本，导致StarkNet的交易确认时间较长，无法发挥极致的可拓展性。但随着Web3的渗透率逐步上升，StarkNet会凭借其独特的技术优势承接大量用户与交易，为以太坊生态带来多样性的同时，让更多用户享受到良好的Web3体验。03

盘点StarkNet生态重点项目

StarkNet官方显示：基于StarkNet部署并上线的项目有100+个，其中53个已经上线主网，涵盖钱包、DID、跨链桥、DID、DeFi、NFT、Game等多种项目类型。以下将选取重点类型中的重点项目进行介绍。更多项目可通过StarkNet生态列表自行了解。https://www.starknet-ecosystem.com/en

以太坊客户端Teku发布22.10.1版本，包含自愿退出命令改进:10月11日消息，以太坊客户端 Teku 发布 Teku v22.10.1。Teku 建议更新该版本，包含错误修复、优化和自愿退出命令改进。[2022/10/11 10:31:16]

3.1钱包

3.1.1ArgentX

ArgentX是由Argent推出的StarkNet钱包，也是第一个支持StarkNet的钱包，其利用StarkNet原生的账户抽象特性来实现多重签名和无助记词特性，同时借助StarkNet优秀的性能实现更低的交易费用和更快的确认时间进行交易。ArgentX的用户可以通过ios和谷歌插件两个方式使用Argent。其内置的交换、质押、借贷等DeFi功能让用户能在钱包里完成DeFi的一站式操作。Argent还提供生物特征验证、守护者机制等功能让用户获得web2体验。ArgentX的合约安全性已经过TrailofBits,SolidifiedandG0Group三家审计公司的认证。Argent于2022年4月获得4000万美金的B轮融资，由FabricVentures和Metaplanet领投。

3.1.2Bravvos

Bravvos同样是一个运行在StarkNet上自托管账户抽象钱包。Bravvos致力于提供提供无缝的Web2.0用户体验，可在iOS、安卓以及多种浏览器上使用，同时消除了助记词，让用户能够恢复账户。Bravvos也计划提供类似质押、借贷等DeFi服务。Braavos还支持账户分割，通过支持提现限制和提现延迟时间，将长期储蓄和日常消费分开，并让用户能够查看每笔交易的明细，实现精细化管理链上资金。Bravvos于2022年10月宣布完成1000万美金融资，由PanteraCapital领投。

3.2跨链桥

3.2.1StarkGate

StarkGate是由StarkWare开发的以太坊?Starknet官方跨链桥，帮助用户在以太坊和StarkNet间实现ETH和ERC-20代币的跨链交易。StarkGate与以太坊之间的桥接器通过StarkNet的消息传递机制进行通信，并基于STARK的计算压缩能力实现低成本交互。

3.2.2OrbiterFinance

OrbiterFinance是一个去中心化的跨Rollup桥，能够让用户在ETH主网、StarkNet、zkSync、Loopring、Arbitrum、Optimism、Polygon、ZKSpace、ImmutableX、dYdX、Metis、BNBChain和Boba之间进行资产跨链。Orbiter桥通过独特的做市商模式，让用户获得了手续费低、速度快等优秀体验，但其目前仅支持ETH、USDC、USDT、DAI四个币种的转账。Orbiter于2022年11月完成首轮融资，TigerGlobal、Matrixport、A&TCapital、StarkWare、Cobo、imToken、MaskNetwork、ZonffPartners等参投，融资金额未披露。此外，Vitalik还曾向其捐赠16ETH。

Osmosis选择Axelar作为跨链服务提供商，启动跨生态系统交易功能:6月17日消息，基于Cosmos的跨链自动做市商Osmosis宣布推出跨生态系统代币交易功能，这是DEX上第一个由跨链通信基础设施提供商Axelar启用的产品，Osmosis DAO已投票选为连接以太坊生态系统的跨链桥。Osmosis已经支持以太坊和基于Cosmos的代币之间的交换，并将很快利用Axelar支持Avalanche、BNB Chain、Polkadot和Polygon生态系统，为通用跨链交易创建一键式应用程序。[2022/6/17 4:33:43]

3.3DID

3.3.1StarkNetID

StarkNet.id是StarkNet的域名服务，让用户免费铸造基于StarkNet的去中心化身份。用户还可以将任何数据附加到Starknet身份上，包括从Web2的社交媒体帐户到Web3的ENS域名等身份标签，团队后续计划推出配套StarkNet身份仪表盘和更多功能，让用户能够更容易管理和构建更加全面的去中心化身份系统。根据数据显示，目前被铸造出的StarkNet.id的总量148.05K，持有用户数85.28K，地板价为0.015eth左右，总交易量1.16eth。

3.3.2WIWProtocol

WIW是一个注重隐私保护的链上身份协议，能够根据用户链上行为生成对应标签，帮助用户构建身份系统，主要涵盖三个应用场景：

个人品牌打造：WIW能够帮用户展示链上成就，打造链上简历，通过构建用户的链上信用来让用户获得潜在的空投和信用借贷机会社交活动：WIW对用户身份的精准分析能够让用户找到并加入匹配的社区、认识知趣相同的人为建设者提供工具：WIW的标签能够让建设者在不触及用户隐私的情况下分析用户，还能精准开展营销活动

3.4DeFi

3.4.110KSwap

10KSwap是部署在StarkNet上的第一个开源AMM协议，旨在利用rollup的性能为AMM协议的性能，为L2世界带来更低的费用、更少的摩擦以及更好的流动性。目前10KSwap支持了ETH、USDC、DAI、WBTC、USDT五种代币间的swap，与传统swap类似，用户也可以向10Kswap提供流动性来赚取做市收益。目前，10Kswap的流动性约为120w美金，日交易量约为82.86w美金，仍然处于早期阶段。

3.4.2Nostra

Nostra是基于StarkNet部署的去中心化借贷协议，是StarkNet首款支持闪电贷的协议，也提供了StarkNet第一个原生稳定币$UNO。Nostra旨在构建StarkNet的流动性层，由三个产品组成：Nostra货币市场、UNO、NostraSwap：

Nostra货币市场：是流动性层的核心产品，为用户提供类似MakerDAO的铸币借贷服务；Nostra还提供了抵押物风险隔离、智能清算等特性，让用户的借贷体验进一步提升，获得更好的资产安全性；货币市场还为NostraSwap和UNO铸造者提供收益，助力整个流动性系统完成逻辑闭环NostraSwap：是Nostra系统中的稳定币交易平台，类似Curve，用来支持UNO的挂钩和增长。用户可以在NostraSwap上提供LP来获得交易费和货币市场的利息，也可以实现$UNO和其他稳定币的兑换UNO：是第一个Starknet原生稳定币，可由用户超额抵押进行铸造或在NostraSwap兑换获得；$UNO将用于各种支持场景中的使用，包括DeFi、游戏、NFT、现实世界支付等。

3.4.3ZKX

ZKX是StarkNet上第一个具有自我托管和社区治理的永续期货交易平台。该协议旨在通过分散的节点网络和升级的交易体验提供进一步的可扩展性，并向StarkNet和以太坊上的任何用户提供永续掉期和衍生品。ZKX出台了一系列措施来鼓励用户进行交易，包括交易和质押赚取USDC，提高交易量解锁ZKX高级功能等。ZKX于2022年7月宣布完成了450万美金种子轮融资，投资方包括StarkWare、AlamedaResearch、Huobi、AmberGroup和Crypto.com等。

3.5NFT

3.5.1AspectAspect是StarkNet生态中首个NFT交易平台，于2022年8月推出，用户可以在该平台上铸造、上传和买卖NFT。目前其交易量仍然较小，处于早期阶段。

3.5.2MintSquare

MintSquare是另一个基于StarNet上的NFT创作与交易平台，致力于为用户提供更便宜、更快确认速度的NFT交易体验，其同时也部署在zkSyncEra上。目前其交易量略高于Aspect，但也比较早期。

3.6Game

3.6.1cartridge.gg

StarkNet上的链游集成平台，类似Web2中的Steam游戏商城。一方面，Cartridge能够帮助用户筛选链游、与好友进行互动。另一方面，Cartridge作为链游基础设施也能够结合DID、钱包等，为玩家提供更加丰富的链上体验。

3.6.2Briq

Briq是构建在StarkNet上的3D方块构建NFT类型链游，允许任何人构建单独虚拟世界存储链上，用户可以使用Briqs建造ERC-1155标准的NFT、构建链游。目前BriqNFT的总铸造数量为119.11K，持有用户数98.43K，地板价约为0.12eth，总交易量98.57eth。

3.6.3InfluenceInfluence是一款沉浸式太空战略沙盒MMO，项目代币$SWAY。玩家拥有专属的小行星，通过操纵不同职业的船员，进行采矿、建筑、贸易、研究、战斗等。目前Influence已进行三轮有奖测试，正在持续积极开发中，发布日期尚未最终确定。目前InfluenceAsteroids资产的总交易量微1384eth，地板价0.0349eth。

3.6.4lootrealms

LootRealms由游戏工作室BibliothecaDAO开发，是一个大型多人、链上可组合的策略类游戏生态，代币$LORDS。玩法类似于Web2的军事沙盘游戏，如EVE、率土之滨等，玩家需要搭建可持续的经济系统来生产资源，还要通过构建军事力量保护与争抢资源。LootRealms游戏世界由8000个Realms组成，目前Realms总交易量6532eth，地板价0.4799eth。

04

总结

StarkNet凭借其强大的技术优势和资本加持，在Layer2方案中走出了独特的道路。其通过STARK+Cairo充分激发了有效性证明的潜力，在处理大量交易时能够相对其他方案更加游刃有余。StarkNet暂时放弃了良好的EVM兼容性，但这也意味着StarkNet能够摆脱EVM框架的束缚，获得更加灵活的开发体验，吸引多元化的开发者。在长期来看，其更有潜力来承接生态的爆发，同时也将为以太坊生态带来多元化的特性。目前，StarkNet的生态已经初现雏形，但仍处于早期阶段，这对用户来说也是不错的入局机会。

参考材料

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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