شرح تفصيلي لـ Circle STARK و Stwo: تحسن أداء Prover بمقدار 100 مرة

المصدر: Starknet الصينية

المقدمة

تشرح الفقرات الثلاث الوسطى من هذه المقالة (أدناه) المبادئ الرياضية والصيغ الرياضية للدائرة STARK، والتي لم تتم ترجمتها. يرجى قراءة النص الأصلي للحصول على التفاصيل:

• كفاءة STARK تعني الأعداد الصغيرة

• الكفاءة تعني تحسين الهياكل المضاعفة

• التفكير خارج الصندوق (المجال)

لماذا يعتبر كل من Circle STARK وStwo مثيرين؟

تعد نتائج البحث المنشورة الشهر الماضي واحدة من أكثر اختراقات التوسع إثارة منذ إطلاق Ethereum STARK. إن الرياضيات المستخدمة في هذا البحث معقدة، لكن استخدام الدائرة الكلاسيكية (انظر الشكل 1) يزيد من قوة إثبات ستارك بعامل 100 أو أكثر.

كان البحث عبارة عن تعاون بين أولريش هابوك من Polygon Labs وديفيد ليفيت وشاهار بابيني من StarkWare، وسيكون قابلاً للتطبيق على نطاق واسع. تفتخر شركة StarkWare أيضًا بوضعها موضع الاستخدام العملي سريعًا من خلال بناء جهاز Stwo Prover وفتح المصدر له. في هذه المقالة، سأبذل قصارى جهدي لشرح الرياضيات وسبب أهميتها بأبسط طريقة ممكنة.

قابلية التوسع والشفافية في STARK< br>

لقد قدمت مصطلح STARK لأول مرة في مؤتمر Stanford Blockchain في عام 2017. تحدد STARK مجموعة من البروتوكولات لضمان التكامل الحسابي، مع التركيز بشكل خاص على قابلية التوسع والشفافية - المتوافقة مع S وT في STARK، على التوالي. تتضمن قابلية التوسع التوليد السريع ومنخفض التكلفة والتحقق من أدلة التكامل الحسابي، مما يتيح الاستخدام العام دون الاعتماد على عمليات واسعة النطاق أو باهظة الثمن. تعتبر هذه الميزة ضرورية لتطبيق فحوصات التكامل عبر الكيانات المختلفة وتدفع تحسينات StarkWare في حوسبة blockchain.

تعني شفافية ستارك إلغاء "إعدادات الثقة"؛ حيث تعتمد جميع الإجراءات على العشوائية المفتوحة، وبالتالي تقليل افتراضات الثقة. وهذا أمر بالغ الأهمية للحفاظ على سلامة الحسابات، وخاصة ضد الكيانات المؤثرة التي قد تستغل معلمات النظام.

تحدد قابلية التوسع والشفافية معًا جوهر تقنية STARK، مما يوفر طريقة تحقق آمنة وقابلة للتطوير وشفافة وعامة. يعد ضمان التزام الأنظمة المثبتة بهذه المبادئ أمرًا بالغ الأهمية للحفاظ على عمليات فعالة وموثوقة. سواء كنت تسمي نظامك STARK أو أي شيء آخر، كن على دراية بالفوائد الكبيرة لكل من قابلية التوسع والشفافية، واسأل مزود التصديق المحلي الخاص بك عما إذا كان نظام التصديق الخاص به يوفر كلا الخاصيتين.

من دائرة ستارك إلى ستو؟

Stwo (المعروف أيضًا باسم STARK Two) هو جيل جديد من مثبتات Starknet المصممة لتعزيز وتسريع واستبدال المثل الحالي - Stone (المعروف أيضًا باسم STARK One). من المتوقع أن يكون Stwo أكثر كفاءة بمقدار 100 مرة من Stone وسيستخدم تقنية Circle STARK المستندة إلى M31 (المذكورة أعلاه) بالإضافة إلى المزيد. تشمل الابتكارات الأخرى بروتوكولات التسجيل والتحقق من المجموع الإجمالي (مثل العمل الأخير الذي قام به هابوك وبابيني)، والمعالجة المتزامنة لمتعددات الحدود بدرجات مختلفة ("درجات مختلطة")، وأسس جديدة لدوائر التشفير ومنشأة الأجهزة الافتراضية. لذا، بالإضافة إلى توقع أن تكون بروفات STARK أكبر بـ 100 مرة من Stone، يمكننا أيضًا أن نتوقع العديد من المزايا الأخرى التي سيجلبها Stwo، مثل المزيد من المرونة في اعتماد مترجمات جديدة وأجهزة افتراضية، وبالتالي زيادة سرعة التطوير. انقر لمعرفة المزيد عن Stwo.

يشتمل مخطط التخفيض الكبير في تكاليف الشبكة على آليات لتقليل رسوم المعاملات، وسيدخل بعضها حيز التنفيذ على الفور. تحتوي الخطة على خطوات متعددة، يتم تطوير بعضها في وقت واحد، وسوف تحل مشكلة رسوم المعاملات الباهظة الثمن من جوانب متعددة.

التزام KZG مقابل SNARKs القائمة على الاقتران؟

يعد التزام KZG هو المنافس الرئيسي لبروتوكول FRI الذي يستخدمه Stone وStwo وغيرهم من STARKs، وهو الأساس الرياضي للعديد من عمليات الاقتران SNARKs المستندة إلى . ميزته الرئيسية هي البساطة الشديدة للبرهان النهائي، الذي يتطلب حوالي 200 بايت فقط (مقابل FRI و STARK الحالي الذي يتطلب العديد من الكيلوبايتات). ميزة أخرى هي أنها قامت بتحسين الدعم على Ethereum في نموذج مجمع مسبقًا لإعدادات معلمات KZG محددة، ومدمجة في بروتوكول Ethereum الأساسي عبر DankSharding. تشرح عمليات دعم التحسين هذه سبب تغليف العديد من أنظمة STARK (مثل تلك المستخدمة بواسطة Polygon وRiscZero وZKsync) داخل SNARK - من أجل الاستفادة من دعم التحسين المترجم مسبقًا الخاص بـ Ethereum. وطالما كان هناك دعم تحسين محدد لأنظمة إثبات معينة، ستفكر الفرق في تغليف STARKs الخاصة بها داخل SNARKs، ويمكننا أن نتوقع حدوث المزيد من المواقف المشابهة. ومع ذلك، فإن الضرب M31 أسرع 100 مرة أو أكثر من الأعداد الأولية الآمنة لـ KZG (تتطلب أفضل الممارسات الحالية أن تكون هذه الأعداد الأولية أكثر من 380 بايت!)، لذا فإن KZG والأنظمة القائمة على الاقتران في وضع غير مؤات من حيث الحجم والإنتاجية. فعالة مثل Stwo من حيث الحجم. في حين أن جمال نطاق الابتكار في مجال رياضيات المنحنى الإهليلجي وأنظمة SNARKs القائمة على الاقتران مذهل، يجب أن نتذكر أن مثل هذه SNARKs ليست غير فعالة فحسب، ولكنها تتطلب أيضًا إعدادًا موثوقًا به وتكون عرضة لهجمات أجهزة الكمبيوتر الكمومية. بمعنى آخر، يعد STARK القائم على المجالات الصغيرة المحدودة خيارًا أفضل من حيث الكفاءة والأمان والقدرة على التكيف في المستقبل.

بعض الأفكار النهائية

تمثل دائرة STARK تقدمًا مثيرًا في مجال تكنولوجيا STARK، حيث تنتقل من النظرية إلى التطبيق. تعد دائرة STARK أيضًا أحدث علامة فارقة في التطور المستمر لبراهين STARK المتزايدة التعقيد. وبينما نمضي قدمًا، ستواجه هذه البراهين تحديات جديدة وستفتح أمامنا تطبيقات لم نتخيلها من قبل.

من المثير للغاية أن نرى رياضيات عميقة ورائعة يتم تطبيقها على النظام لتحقيق نمو هائل في توسيع blockchain. اعتمدت تقنية ZK في مجال blockchain أكثر من مرة على "رياضيات القمر" المتطورة واستخدمتها لإنشاء منتجات مبتكرة. على سبيل المثال، تنشر Zcash أول نظام ZK-SNARK منتشر للدوائر ذات الأغراض العامة، والذي يمكن أن يوفر الخصوصية المالية على blockchain؛ STARK هي أول تكنولوجيا توسيع وأكثرها كفاءة في المستقبل على Ethereum؛ يتم استخدام القاهرة لكتابة جيل جديد يمكن إثباته. لغة العقد الذكية للرمز. لذلك أنا متحمس حقًا لرؤية التطبيقات المذهلة والرياضيات الجديدة التي سيفتحها Circle STARK وStwo بشكل يفوق التوقعات!