Giải thích chi tiết về Circle STARK và Stwo: Hiệu suất của Prover được cải thiện gấp 100 lần

Nguồn: Starknet Chinese

Giới thiệu

Ba đoạn giữa của bài viết này (bên dưới) giải thích các nguyên lý và công thức toán học của Vòng tròn STARK, chưa được dịch. Vui lòng đọc văn bản gốc để biết chi tiết:

• STARK Hiệu quả có nghĩa là số lượng nhỏ

• Hiệu quả có nghĩa là Tối ưu hóa các cấu trúc nhân

• Suy nghĩ sáng tạo (lĩnh vực)

Tại sao Circle STARK và Stwo lại thú vị?

Kết quả nghiên cứu được công bố vào tháng trước là một trong những bước đột phá về quy mô thú vị nhất kể từ khi Ethereum ra mắt STARK. Toán học của nghiên cứu này rất phức tạp, nhưng việc sử dụng vòng tròn cổ điển (xem Hình 1) làm tăng khả năng chứng minh của STARK lên gấp 100 lần hoặc hơn.

Nghiên cứu này là sự hợp tác giữa Ulrich Haböck của Polygon Labs với David Levit và Shahar Papini của StarkWare và sẽ được áp dụng rộng rãi. StarkWare cũng tự hào nhanh chóng đưa nó vào sử dụng thực tế bằng cách xây dựng và cung cấp nguồn mở cho bộ chứng minh Stwo. Trong bài viết này, tôi sẽ cố gắng hết sức để giải thích toán học và lý do tại sao nó quan trọng theo cách đơn giản nhất có thể.

Khả năng mở rộng và tính minh bạch của STARK< br>

Lần đầu tiên tôi giới thiệu thuật ngữ STARK tại Hội nghị Blockchain Stanford năm 2017. STARK xác định một bộ giao thức để đảm bảo tính toàn vẹn tính toán, đặc biệt nhấn mạnh vào khả năng mở rộng và tính minh bạch—tương ứng với S và T trong STARK, tương ứng. Khả năng mở rộng bao gồm việc tạo và xác minh nhanh chóng và chi phí thấp các bằng chứng về tính toàn vẹn của máy tính, cho phép sử dụng công cộng mà không cần dựa vào các quy trình rộng rãi hoặc tốn kém. Tính năng này rất quan trọng để áp dụng kiểm tra tính toàn vẹn trên các thực thể khác nhau và thúc đẩy những cải tiến của StarkWare trong điện toán chuỗi khối.

Tính minh bạch của STARK có nghĩa là loại bỏ "cài đặt tin cậy"; tất cả các thủ tục đều dựa trên tính ngẫu nhiên mở, do đó làm giảm các giả định về tin cậy. Điều này rất quan trọng để duy trì tính toàn vẹn của các phép tính, đặc biệt là chống lại các thực thể có ảnh hưởng có thể khai thác các tham số hệ thống.

Khả năng mở rộng và tính minh bạch cùng nhau xác định cốt lõi của công nghệ STARK, cung cấp phương pháp xác minh công khai, minh bạch và an toàn, có thể mở rộng. Việc đảm bảo rằng các hệ thống đã được chứng minh tuân thủ các nguyên tắc này là rất quan trọng để duy trì hoạt động hiệu quả và đáng tin cậy. Cho dù bạn gọi hệ thống của mình là STARK hay tên nào khác, hãy lưu ý đến những lợi ích đáng kể của cả khả năng mở rộng và tính minh bạch, đồng thời hỏi nhà cung cấp chứng thực tại địa phương của bạn xem hệ thống chứng thực của họ có cung cấp cả hai đặc điểm hay không.

Từ Circle STARK đến Stwo?

Stwo (hay còn gọi là STARK Two) là thế hệ Prover mới của Starknet được thiết kế để nâng cao, tăng tốc và cuối cùng là thay thế Prover hiện tại - Stone (còn gọi là STARK One). Stwo dự kiến ​​​​sẽ hiệu quả hơn 100 lần so với Stone và sẽ sử dụng công nghệ Circle STARK dựa trên M31 (đã đề cập ở trên) cũng như hơn thế nữa. Những cải tiến khác bao gồm các giao thức đăng nhập và kiểm tra tổng (chẳng hạn như công trình gần đây của Haböck và Papini), xử lý đồng thời nhiều đa thức ở các mức độ khác nhau ("độ hỗn hợp") và nền tảng mới cho mạch mã hóa và cơ sở máy ảo. Vì vậy, ngoài việc mong đợi bằng chứng STARK lớn hơn Stone 100 lần, chúng ta cũng có thể mong đợi nhiều lợi ích khác mà Stwo sẽ mang lại, chẳng hạn như linh hoạt hơn khi áp dụng các trình biên dịch và máy ảo mới, từ đó tăng tốc độ phát triển. Nhấn vào đây để tìm hiểu thêm về Stwo.

Kế hoạch chi tiết nhằm giảm đáng kể chi phí mạng lưới bao gồm các cơ chế giảm phí giao dịch, một số trong đó sẽ có hiệu lực ngay lập tức. Kế hoạch bao gồm nhiều bước, một số bước trong số đó đang được tiến hành đồng thời và sẽ giải quyết vấn đề phí giao dịch đắt đỏ từ nhiều khía cạnh.

Cam kết của KZG so với SNARK dựa trên ghép nối?

Cam kết KZG là đối thủ cạnh tranh chính với giao thức FRI được Stone, Stwo và các STARK khác sử dụng và là cơ sở toán học cho nhiều cách ghép nối SNARK dựa trên . Ưu điểm chính của nó là tính cực kỳ đơn giản của bằng chứng cuối cùng, chỉ cần khoảng 200 byte (so với FRI và STARK hiện tại yêu cầu nhiều kilobyte). Một ưu điểm khác là nó đã tối ưu hóa hỗ trợ trên Ethereum ở dạng biên dịch sẵn cho các cài đặt tham số KZG cụ thể, được tích hợp vào giao thức Ethereum cốt lõi thông qua DankSharding. Các hỗ trợ tối ưu hóa này giải thích lý do tại sao nhiều hệ thống STARK (chẳng hạn như các hệ thống được sử dụng bởi Polygon, RiscZero và ZKsync) cuối cùng được gói trong SNARK - để tận dụng hỗ trợ tối ưu hóa được biên dịch trước dành riêng cho Ethereum. Miễn là có hỗ trợ tối ưu hóa cụ thể cho các hệ thống bằng chứng nhất định, các nhóm sẽ xem xét việc đóng gói STARK của họ bên trong SNARK và chúng tôi có thể mong đợi nhiều tình huống tương tự hơn sẽ xảy ra. Tuy nhiên, phép nhân M31 nhanh hơn 100 lần hoặc nhanh hơn so với các số nguyên tố bảo mật KZG (các phương pháp tốt nhất hiện nay yêu cầu các số nguyên tố đó phải trên 380 byte!), do đó KZG và các hệ thống dựa trên ghép nối gặp bất lợi về quy mô và thông lượng. hiệu quả như Stwo về mặt âm lượng. Mặc dù vẻ đẹp của phạm vi đổi mới trong lĩnh vực toán học đường cong elip và SNARK dựa trên ghép nối thật ngoạn mục, chúng ta nên nhớ rằng những SNARK như vậy không chỉ kém hiệu quả mà còn yêu cầu thiết lập đáng tin cậy và dễ bị máy tính lượng tử tấn công. Nói cách khác, STARK dựa trên các trường hữu hạn nhỏ là lựa chọn tốt hơn về mặt hiệu quả, bảo mật và khả năng thích ứng trong tương lai.

Một số suy nghĩ cuối cùng

Circle STARK đánh dấu một bước tiến thú vị trong lĩnh vực công nghệ STARK, chuyển từ lý thuyết sang thực hành. Circle STARK cũng là cột mốc quan trọng mới nhất trong quá trình phát triển không ngừng của các bằng chứng STARK ngày càng phức tạp. Khi chúng ta tiến về phía trước, những bằng chứng này sẽ phải đối mặt với những thách thức mới và mở ra những ứng dụng mà chúng ta chưa từng tưởng tượng.

Thật vô cùng thú vị khi thấy toán học sâu sắc và hấp dẫn được áp dụng vào hệ thống để mang lại sự tăng trưởng theo cấp số nhân cho việc mở rộng chuỗi khối. Công nghệ ZK trong lĩnh vực blockchain đã nhiều lần áp dụng “toán học mặt trăng” tiên tiến và sử dụng nó để tạo ra các sản phẩm sáng tạo. Ví dụ: Zcash triển khai hệ thống ZK-SNARK đầu tiên được triển khai cho các mạch có mục đích chung, có thể cung cấp sự riêng tư tài chính trên blockchain; STARK là công nghệ mở rộng quy mô tương lai đầu tiên và hiệu quả nhất trên Ethereum; Cairo được sử dụng để viết ra một thế hệ mới có thể chứng minh được ngôn ngữ hợp đồng thông minh cho mã. Vì vậy, tôi thực sự vui mừng muốn xem Circle STARK và Stwo sẽ mở khóa những ứng dụng tuyệt vời và toán học mới lạ nào ngoài mong đợi!