StarkEx是一个在以太坊主网上运行的第2层扩展引擎，由StarkWare开发，专为加密货币交易所设计。它使交易所能够以更低的成本和更高的流动性，进行大量非托管交易。目前，StarkEx支持ETH、ERC-20和ERC-721代币，并且能够轻松适配其他兼容EVM的区块链代币。

StarkEx简介

StarkEx是一个框架，旨在帮助开发特定应用和许可的扩展解决方案。它是一个可扩展的引擎，专门针对应用程序的独特需求而设计，特别是在游戏和去中心化金融（DeFi）领域。StarkEx是以太坊主网上的Validium第2层扩展引擎，专门为特定的许可Dapp进行了优化。像dYdX、ImmutableX、DeversiFi等项目都在使用StarkEx来实现他们的想法，主要集中在交易应用上。大多数协议都是基于这个特定的第2层构建的，它负责实际交易量的生成和交易的执行。StarkEx通过采用STARK零知识证明技术，为加密货币交易所提供了可扩展的非托管交易功能。

StarkEx背景

StarkEx是一个成熟的平台，自2020年6月起在以太坊主网上运行，并采用了软件即服务（SaaS）商业模式。它是Starkware的产品，这是一家成立于2018年的ZK-rollup公司，由Eli Ben-Sasson、Michael Riabzev、Uri Kolodny和Alessandro Chiesa创办。Eli是STARK、FRI和Zerocash的共同发明人，也是Zcash的创始科学家。他自2001年在希伯来大学获得理论计算机科学博士学位以来，一直致力于密码学和零知识证明的研究。

Uri Kolodny是一位连续创业者，曾共同创办多家科技公司，如OmniGuide和Mondria。Michael是StarkWare的共同创始人，负责开发和实施零知识计算完整性的zk-STARK系统。Alessandro同样是StarkWare的共同创始人，参与发明Zerocash协议，并编写了Libsnark，这是一个领先的开源零知识证明工具。

Starkware在零知识基础的rollup设计领域处于领先地位。在StarkEx上部署的应用实例包括dYdX（永续交易）、Immutable和Sorare（NFT铸造和交易）、DeversiFi（现货交易）以及Celer（DeFi池）。在主网正式部署之前，StarkEx在公共和私有以太坊测试网上处理了超过5000万笔交易。

Starkware产品：StarEx、StarkNet和 ZK-STARK

STARK（可扩展透明知识证明）是一种证明系统，旨在支持计算的验证与确认。它能够处理复杂的计算，生成计算结果的正确性证明，并在几个步骤内完成证明的验证。StarkWare提供两种基于STARK的以太坊扩展解决方案：StarkEx和StarkNet。

StarkEx

StarkEx是一个专为特定应用设计的以太坊扩展解决方案，旨在降低成本并提高集成DApp的交易速度。StarkWare团队负责StarkEx的管理，该平台于2020年6月正式启动主网。StarkEx通过将多个交易合并为一个区块来提升以太坊的效率。它使用一种称为零知识rollup的技术，提供数学证据以证明交易的有效性。根据具体应用的需求，StarkEx的交易处理速度可以达到每秒15,000到50,000笔交易（tps）。

StarkNet

StarkWare团队还开发了StarkNet，该平台于2021年11月推出了alpha主网。与StarkEx不同，StarkNet不在StarkWare团队的直接监督之下。StarkNet是一个去中心化的以太坊二层扩展解决方案，类似于以太坊等公共网络，且无需任何许可。

通过零知识（zk）技术，StarkNet改善了以太坊上的用户体验，并降低了使用成本。StarkNet使用一种名为Cairo的本地编程语言。该协议的一个重要特性是对账户抽象的支持，使用户能够通过智能合约来管理自己的账户。目前，StarkNet生态系统的总锁定价值（TVL）为2.5195亿美元。

StarkEx与StarkNet

StarkEx和StarkNet都是基于STARK技术的扩展解决方案。它们都提供可扩展性、低gas费用和安全性，但在互操作性模式和操作要求上有所不同。StarkEx可能更适合那些主要自包含的应用，并且与StarkEx提供的API兼容。而StarkNet则可能更适合需要与其他协议进行同步交互或其需求超出StarkEx的协议。

与StarkEx不同，在StarkEx中，应用程序负责发送交易，而在StarkNet中，排序器会批量处理交易并将其发送进行处理和验证。（StarkWare目前负责运营StarkNet的排序器，以便未来实现去中心化。）StarkNet支持rollup数据可用性模式，即将rollup的状态与STARK证明一起写入以太坊。

StarkEx特性

StarkEx提供了一种扩展解决方案，具有高吞吐量、低gas费用、与以太坊相当的安全性、自我托管和快速集成等多种特性和优势。StarkEx使得智能合约能够为特定用例（如交易和NFT）执行任意逻辑。

数据可用性：Rollup与Validium

这一特性允许在侧链（如StarkEx）上执行交易，而不是像乐观Rollup那样在链上执行，遵循Validium协议。ZK Rollup显著缩短了L1和L2之间的桥接时间，从一周减少到几分钟。

Volition

StarkEx不限制用户使用特定的数据可用性选项，用户可以根据自己的安全需求和gas费用，在Rollups和Validium之间进行选择，以进行定制化交易。

大规模扩展

StarkEx的巨大扩展潜力源于其离线证明者与链上验证者之间的非对称计算分配。离线证明者负责处理大量交易批次并生成STARK证明，而链上验证者则通过一系列计算程序对STARK证明进行评估。这使得大规模的离线扩展成为可能，能够执行大量计算，并在链上以最低的处理要求维护其完整性。

自我托管

StarkEx支持自我托管的去中心化应用，采用先进的反审查技术，确保用户的资产始终掌握在他们自己手中。

ZK-STARK

ZK-STARK是“零知识可扩展透明知识论证”的缩写。StarkWare开发了ZK-STARKs，利用现代代数和新型密码学证明来保护区块链计算的隐私与完整性。ZK-STARK允许区块链将计算任务发送给一个单独的离链STARK证明者，后者再通过链上的STARK验证者来验证这些计算的完整性。

ZK-STARK的优势

ZK-STARK提供了一些独特的优势：

可扩展性

ZK-STARK在处理较大见证大小时，能够更快地生成和验证证明。zk-STARK的可扩展性依赖于三个关键因素：

• 证明者的复杂性
• 验证者的复杂性
• 通信的复杂性

这些因素以及其他相关因素共同决定了zk-STARK的效率和运行速度。证明者生成证明所需的计算资源和时间被称为证明者复杂性，而验证者复杂性则是指验证者验证证明所需的时间和资源。通信复杂性则是指在证明验证过程中，证明者和验证者之间交换的数据量。ZK-STARK旨在简化这一通信过程。

透明性

ZK-STARK通过公开可验证的随机化生成公共参数，减少了对中心化的依赖，提升了透明度。zk-STARK利用公开可验证的随机性生成证明系统所需的参数，从而消除了对可信准备阶段的需求。这使得系统更加透明，同时也消除了因参与者被妥协而带来的风险。

后量子安全

量子计算是一种利用量子力学原理来处理信息的全新范式，这种处理方式是经典计算机无法实现的，这被称为后量子安全。量子计算机能够以指数级速度执行某些特定类型的计算，远超经典计算机的能力。zkSTARK被设计为能够抵御量子计算机的攻击，这些攻击可能会破坏某些密码学方案，因此zkSTARK为应对量子计算技术的进步提供了更有效的防护。

STRK代币是什么？

STRK是用于支付费用的机制，支持网络的运营、维护和安全，通过允许质押来实现共识，并通过投票治理Starknet的价值观和技术目标。

最初，Starknet的费用仅通过以太币（ETH）支付，STRK作为交易费使用。目前，STRK和ETH是网络交易费用的支付方式。接收排序器会将部分以STRK支付的费用转换为ETH，以覆盖以太坊L1的gas费用，这些费用必须按照以太坊协议的规定以ETH支付。

随着质押机制的引入，用户可以质押他们的STRK代币来支持网络运营并获得奖励。为了确保质押的有效性，某些对Starknet的安全性和功能至关重要的服务需要质押STRK。在L1最终性之前，可能会有多个提供者负责排序、数据可用性、STARK证明服务和临时L2共识。

为增强Starknet，可能需要设定最低的代币支持阈值。投票，无论是直接投票还是通过委托，都是实施对协议的安全性、功能性和维护至关重要的变更所需的。

融资与投资者

StarkNet吸引了33位投资者，其中Sequoia Capital和Paradigm是主要投资者。其他知名投资者还包括Tiger Global、Greenoaks、Coatue、Multicoin Capital、Vitalik Buterin、ConsenSys和Polychain Capital。迄今为止，StarkNet已筹集超过2.5亿美元。2022年5月，该公司成功融资1亿美元，使其估值从20亿美元提升至80亿美元。Sequoia Capital主导了这一轮融资，而在2021年11月，Alameda Research和Founders Fund则主导了5000万美元的C轮融资。2021年3月24日，DVCV和Wing VC主导了StarkNet的B轮融资，成功获得7500万美元的投资。StarkNet在2018年9月的A轮融资中获得了3000万美元，由Paradigm主导。

分配与供应

StarkWare于2022年5月首次生成了100亿个Starknet代币，并于2022年11月30日在区块链上进行铸造。目前存在的这100亿个代币的分配方式已经或计划如下：

所有分配给投资者和早期贡献者的代币都将遵循以下锁仓计划，百分比是基于总代币供应量，以确保长期激励与Starknet社区的利益保持一致：

• 从2024年4月15日起，每个月的15日将解锁最多0.64%（6400万个代币），直到2025年3月15日，总计解锁7.68%（7.68亿个代币）。
• 从2025年4月15日起，每个月的15日将解锁最多1.27%（1.27亿个代币），直到2027年3月15日，总计解锁30.48%（30.48亿个代币）。

StarkEx的工作原理

StarkEx是一个专门设计的可扩展引擎，旨在满足应用程序（如游戏和去中心化金融（DeFi））的独特需求。实现二层解决方案有两种主要方式：ZK-Rollup和Validium数据可用性。当StarkEx处于“rollup模式”时，以太坊会更新以反映用户余额的变化。而数据则以“validium”模式发布给数据可用性委员会（DAC），这是一个由可信管理者组成的团队。该系统包括外部组件和链上组件。外部或链下组件负责维护状态、执行交易，并将状态更新传输到链上组件。此外，该组件还负责系统的状态和资产管理以及确认转移。StarkEx所采用的程序如下：

验证

运营商（如交易所）负责处理发送到StarkEx服务的用户交易。StarkEx的交易验证分为两个阶段：顺序验证和并行无状态验证，包括数值范围和格式的检查。对于最多1000个并行发送的交易，响应延迟通常为100-200毫秒。

一旦网关确认交易已通过初步验证，用户就可以放心地认为该交易将被执行，并且交易已完成。用户可以在应用程序界面中整体展示该交易，而无需等待链上最终确认。

批处理

StarkEx会根据更复杂的标准对所有交易进行验证和批处理。由于交易的前因常常决定其有效性，因此这个验证阶段是顺序进行的，而不是并行的。每个经过验证的交易会被StarkEx服务分组到一个批次中，并更新相关的余额。这个验证阶段的可观察延迟可能从几分钟到四小时不等，具体取决于交易被插入的时间，是在队列的开始还是结束时。

生成证明

StarkEx服务会生成一个STARK证明，证明批次中交易的有效性，并在对交易进行批处理后将该证明上传到链上。

链上验证

链上验证智能合约在链上生成交易有效性证明后，会接收STARK证明。验证通过后，新的余额状态承诺将被存储在链上。

StarkEx应用程序和数据可用性

StarkEx为开发者提供了将其StarkEx集成到应用程序中的工具。许多知名行业参与者（如Sorare、Dydx、Immutable X、Opera和DeversiFi）都在使用StarkEx。当开发者开始使用StarkEx时，他们将获得自己的L1 StarkEx合约以及在测试网中的StarkEx实例。然而，用户需要注意的是，如果应用程序出现问题，他们可以随时取回自己的资金，并且他们对资金拥有控制权。

因此，StarkEx提供了两种不同的实现二层解决方案的方法：ZK-Rollup或Validium数据可用性。StarkEx应用程序必须保持用户数据的持续可用性，以确保自我保管、冗余和无信任性。数据可用性确保存储在用户保管箱中的状态与StarkEx维护的状态完全同步，同时完整的余额树始终可供访问，这样用户在StarkEx停止运营时可以验证他们的资金保管情况。

数据可用性模式

StarkEx支持两种数据可用性模式：ZK-Rollup和Validium，这两种模式都得到了StarkEx Perpetual和StarkEx Spot的支持。Volition模式则允许在应用程序中同时使用ZK-Rollup和Validium保管箱，使用户能够为他们拥有的每种资产选择适合的保管箱范围，并支持数据存储。不过，Volition模式的受欢迎程度不如前者，因为它仅由StarkEx Spot独家支持。

零知识汇总

零知识汇总（ZK-Rollups）利用被称为“零知识证明”的高级密码学和数学技术来验证每笔交易的有效性。ZK-rollups是去中心化和安全性倡导者最青睐的以太坊扩展解决方案。StarkEx和zkSync是采用零知识汇总的二层解决方案的代表。在StarkEx的ZK-Rollup中，Cairo程序确保重建L2余额Merkle树所需的数据作为calldata在链上进行传播。

在ZK-rollup过程中，运营商会为状态根生成有效性证明（SNARK或STARK）。这向以太坊上的汇总智能合约证明接收到的状态根来自一组有效的交易，从而使运营商无法提交无效的状态根。ZK-rollups使用两种有效性证明：SNARK和STARK，ZK Sync、Scroll和Polygon ZkEVM使用SNARK，而StarkNet和StarkEx则使用STARK。

ZK-Rollup在无需信任的情况下运行，所有在逃逸事件中恢复用户资金所需的数据都可以在区块链上透明访问。然而，这种模式的一个缺点是，每个在批处理中被修改的保管箱都会产生gas费用。在多个保管箱状态发生变化的批次中，状态更新事件的费用主要与数据可用性相关，而非证明验证。

Validium

Validium是另一种数据可用性模式。在这种模式中，使用密码学证明来确保计算的准确性。在Validium保管箱中，用户的余额不会在链上公开，而是发送给多个信誉良好且可靠的实体，例如数据可用性委员会（DAC）的成员。只有当委员会成员达到法定人数且支持该状态更新时，反映所有客户账户在交易批处理后更新的余额状态才会被视为有效并记录在链上。他们会正式确认他们了解所有更新的保管箱余额，并且可用性验证者已经批准了新的状态。

与需要支付gas费用的ZK-rollups不同，Validium在链上数据的支付是无需的。在链上状态更新过程中，大部分gas费用用于证明的验证。用户的余额信息由一个可信实体委员会在离链状态下维护，而不是在链上。此选项的缺点在于，使用DAC需要对委员会成员的信任。

关于数据可用性委员会（仅限Validium）

数据可用性委员会（DAC）是由多个个人或组织组成的集体。DAC成员承诺为基于StarkEx的应用程序提供冗余和无信任的数据存储，以确保数据始终可用。DAC成员是独立的第三方，他们同意代表运营商接收并保留每个状态更新。如果运营商（或StarkWare）出现离线情况，DAC成员承诺将状态更新发布到链上，确保用户能够持续访问其资金，这对自我保管至关重要。DAC的成员包括Consensys、Chainstack、StarkWare及其他多个知名实体。

结论

StarkEx是一系列关键工具，项目可以利用这些工具实现高效的离链计算。该二层解决方案提供了良好的可扩展性、降低的gas费用和安全性，但也有其独特的操作需求和互操作性框架。