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StarkEx é um mecanismo de extensão de segunda camada que opera na rede principal ETH, desenvolvido pela StarkWare e projetado especificamente para trocas de criptomoedas. Ele permite que as trocas realizem transações não custodiadas em grande volume com custos mais baixos e maior liquidez. Atualmente, o StarkEx suporta tokens ETH, ERC-20 e ERC-721, e pode facilmente se adaptar a outros tokens de cadeias de bloco compatíveis com EVM.

Introdução ao StarkEx

StarkEx é uma estrutura projetada para ajudar no desenvolvimento de aplicativos específicos e soluções de escalabilidade licenciadas. É um mecanismo escalável projetado especificamente para atender às necessidades exclusivas de aplicativos, especialmente nos campos de jogos e finanças descentralizadas (DeFi). StarkEx é um mecanismo de extensão de camada 2 Validium na rede principal do ETH, otimizado para aplicativos Dapp específicos licenciados. Projetos como dYdX, ImmutableX, DeversiFi estão usando StarkEx para implementar suas ideias, com foco principal em aplicativos de negociação. A maioria dos protocolos é construída sobre esta camada 2 específica, que é responsável pela geração real de volume e execução de negociações. StarkEx fornece funcionalidades de negociação escaláveis e não custodiadas para exchanges de criptomoedas, adotando a tecnologia de prova de conhecimento zero STARK.

Contexto do StarkEx

StarkEx é uma plataforma madura que opera na rede principal ETH desde junho de 2020, e adota o modelo de negócios de software como serviço (SaaS). É um produto da Starkware, uma empresa de ZK-rollup fundada em 2018 por Eli Ben-Sasson, Michael Riabzev, Uri Kolodny e Alessandro Chiesa. Eli é o co-inventor do STARK, FRI e Zerocash, bem como cientista fundador do Zcash. Desde que obteve seu doutorado em ciência da computação teórica na Universidade Hebraica em 2001, ele tem se dedicado à pesquisa em criptografia e prova de conhecimento zero.

Uri Kolodny é um empresário em série, co-fundador de várias empresas de tecnologia, como a OmniGuide e a Mondria. Michael é co-fundador da StarkWare, responsável pelo desenvolvimento e implementação do sistema zk-STARK de integridade de computação de conhecimento zero. Alessandro também é co-fundador da StarkWare, envolvido na invenção do protocolo Zerocash e escreveu o Libsnark, uma ferramenta líder de código aberto de prova de conhecimento zero.

Starkware está na vanguarda do design de rollup baseado em conhecimento zero. Exemplos de aplicativos implantados no StarkEx incluem dYdX (negociação perpétua), Immutable e Sorare (NFT cunhagem e negociação), DeversiFi (negociação à vista) e Celer (pool DeFi). Antes da implantação oficial na rede principal, o StarkEx processou mais de 50 milhões de transações em testes públicos e privados na rede de testes ETH.

Produtos Starkware: StarEx, StarkNet e ZK-STARK

STARK (Prova de Conhecimento Transparente e Escalável) é um sistema de prova projetado para suportar verificação e confirmação de cálculos. Ele é capaz de lidar com cálculos complexos, gerar provas de corretude dos resultados dos cálculos e realizar a verificação das provas em poucas etapas. A StarkWare oferece duas soluções de escalonamento baseadas em STARK para a Ethereum: StarkEx e StarkNet.

StarkEx

StarkEx é uma solução de extensão ETH projetada para aplicativos específicos, com o objetivo de reduzir custos e aumentar a velocidade de transações integradas de DApp. A equipe da StarkWare é responsável pela gestão do StarkEx, que foi lançado oficialmente na Rede principal em junho de 2020. O StarkEx melhora a eficiência do ETH, combinando várias transações em um único bloco. Ele usa uma tecnologia chamada rollup de conhecimento zero para fornecer evidências matemáticas da validade das transações. Dependendo das necessidades específicas do aplicativo, a velocidade de processamento de transações do StarkEx pode chegar a 15.000 a 50.000 transações por segundo (tps).

StarkNet

A equipe da StarkWare também desenvolveu o StarkNet, uma solução de escalabilidade de camada 2 descentralizada da Ethereum que foi lançada na mainnet alpha em novembro de 2021. Ao contrário do StarkEx, o StarkNet não está diretamente sob a supervisão da equipe da StarkWare. O StarkNet é uma solução de escalabilidade de camada 2 descentralizada para a rede Ethereum, semelhante à Ethereum e outras redes públicas, e não requer nenhuma permissão.

Através da tecnologia zero knowledge (zk), o StarkNet melhorou a experiência do usuário na rede ETH e reduziu os custos de uso. O StarkNet utiliza uma linguagem de programação local chamada Cairo. Uma característica importante deste protocolo é o suporte à abstração de contas, permitindo aos usuários gerir as suas próprias contas através de contratos inteligentes. Atualmente, o Valor Total Bloqueado (TVL) no ecossistema do StarkNet é de 2.5195 bilhões de dólares.

StarkEx e StarkNet

StarkEx e StarkNet são soluções de escalonamento baseadas na tecnologia STARK. Ambas fornecem escalabilidade, baixa taxa de gás e segurança, mas diferem em seus modos de interoperabilidade e requisitos de operação. StarkEx pode ser mais adequado para aplicativos principais autocontidos e compatíveis com a API fornecida pelo StarkEx. Já o StarkNet pode ser mais adequado para aqueles que precisam interagir sincronicamente com outros protocolos ou cujas necessidades vão além do protocolo do StarkEx.

Ao contrário do StarkEx, onde a aplicação é responsável por enviar transações, no StarkNet, o ordenador processará e enviará as transações para processamento e verificação em lote. (A StarkWare é atualmente responsável por operar o ordenador do StarkNet, para alcançar descentralização no futuro.) O StarkNet suporta o modo de disponibilidade de dados rollup, onde o estado do rollup é gravado junto com a prova STARK no Ethereum.

Características do StarkEx

StarkEx oferece uma solução de escalabilidade com várias características e vantagens, como alta taxa de transferência, baixa taxa de gás, segurança equivalente à Ethereum, auto-hospedagem e integração rápida. StarkEx permite que contratos inteligentes executem lógica arbitrária para casos de uso específicos, como transações e tokens não fungíveis.

Disponibilidade de dados: Rollup e Validium

Esta funcionalidade permite a execução de transações nas cadeias laterais (como StarkEx), em vez de na cadeia, como o otimista Rollup, seguindo o protocolo Validium. O ZK Rollup reduz significativamente o tempo da ponte entre L1 e L2 de uma semana para alguns minutos.

Volição

StarkEx não limita os usuários a opções específicas de disponibilidade de dados, permitindo que escolham entre Rollups e Validium de acordo com suas necessidades de segurança e custos de gás, para transações personalizadas.

Expansão em grande escala

O enorme potencial de escalonamento da StarkEx deriva da distribuição assimétrica de cálculos entre os provadores off-chain e os validadores na cadeia. Os provadores off-chain lidam com lotes de transações em grande escala e geram provas STARK, enquanto os validadores na cadeia avaliam as provas STARK por meio de uma série de programas de cálculo. Isso torna viável um escalonamento offline em larga escala, capaz de realizar uma quantidade substancial de cálculos e manter sua integridade na cadeia com requisitos mínimos de processamento.

Auto-hospedado

StarkEx suporta aplicações de Descentralização auto-hospedadas, utilizando tecnologia avançada de anti-censura, garantindo que os ativos dos usuários permaneçam sempre em suas próprias mãos.

ZK-STARK

ZK-STARK é a abreviação de 'Zero Knowledge Scalable Transparent Argument of Knowledge'. A StarkWare desenvolveu os ZK-STARKs para proteger a privacidade e a integridade dos cálculos na cadeia de Blocos, utilizando álgebra moderna e provas criptográficas avançadas. Os ZK-STARKs permitem que a cadeia de Blocos envie tarefas de cálculo a um verificador STARK fora da cadeia, que então verifica a integridade desses cálculos por meio de validadores STARK na cadeia.

Vantagens do ZK-STARK

ZK-STARK fornece algumas vantagens únicas:

Escalabilidade

ZK-STARK na manipulação de tamanhos de testemunho maiores, pode gerar e prova de validação mais rapidamente. A escalabilidade do zk-STARK depende de três fatores-chave:

• Complexidade do Provedor
• Complexidade dos validadores
• Complexidade da Comunicação

Estes factores, juntamente com outros factores relevantes, determinam em conjunto a eficiência e a velocidade de operação do zk-STARK. A complexidade do validador, que se refere aos recursos computacionais e ao tempo necessários para a geração da prova pelo validador, e a complexidade do validadoresprova de validação, que se refere ao tempo e aos recursos necessários para a validação da prova pelo validadores, são consideradas. A complexidade de comunicação refere-se à quantidade de dados trocados entre o validador e o validadores durante o processo de validação da prova. O ZK-STARK tem como objetivo simplificar este processo de comunicação.

Transparência

O ZK-STARK gera parâmetros públicos por meio de randomização verificável publicamente, reduzindo a dependência da centralização e aumentando a transparência. O zk-STARK utiliza a randomização verificável publicamente para gerar os parâmetros necessários para o sistema de prova, eliminando assim a necessidade de uma fase de preparação confiável. Isso torna o sistema mais transparente e elimina o risco de comprometimento dos participantes.

Pós-segurança quântica

Computação Quântica é um novo paradigma de processamento de informações que utiliza os princípios da Mecânica quântica, uma forma de processamento que não pode ser alcançada pelos computadores clássicos, o que é chamado de segurança pós-quântica. Computador quântico pode executar certos tipos específicos de cálculos em velocidade exponencial, muito além das capacidades dos computadores clássicos. zkSTARK foi projetado para resistir a ataques de Computador quântico, que podem comprometer alguns esquemas criptográficos, portanto, zkSTARK oferece uma proteção mais eficaz contra os avanços da tecnologia de Computação Quântica.

O que é STRKToken?

STRK é um mecanismo para pagar taxas, apoia a operação, manutenção e segurança da rede, permitindo o stake para alcançar o Consenso e governar os valores e objetivos tecnológicos da Starknet por votação.

Inicialmente, as taxas da Starknet eram pagas apenas em moeda ETH (ETH), com STRK sendo usado como taxa de transação. Atualmente, STRK e ETH são formas de pagamento na rede Lavagem de dinheiro. O Recebedor de Solicitações converte parte das taxas pagas em STRK em ETH para cobrir as taxas de gás da camada L1 do ETH, que devem ser pagas em ETH de acordo com o protocolo do ETH.

Com a introdução do mecanismo de stake, os utilizadores podem fazer stake dos seus tokens STRK para apoiar a operação da rede e receber recompensas. Para garantir a eficácia do stake, alguns serviços cruciais para a segurança e funcionalidade da Starknet exigem stake de STRK. Antes da finalização da L1, pode haver vários provedores responsáveis pela ordenação, disponibilidade de dados, serviços de prova STARK e consenso temporário L2.

Para fortalecer o Starknet, pode ser necessário definir um valor mínimo de suporte de Token. A votação, seja por voto direto ou por delegação, é essencial para implementar as alterações necessárias para a segurança, funcionalidade e manutenção do protocolo.

Financiamento e Investidores

StarkNet attracted 33 investors, including Sequoia Capital and Paradigm as the main investors. Other notable investors include Tiger Global, Greenoaks, Coatue, Multicoin Capital, Vitalik Buterin, ConsenSys, and Polychain Capital. So far, StarkNet has raised over $250 million. In May 2022, the company successfully raised $100 million, increasing its valuation from $2 billion to $8 billion. Sequoia Capital led this round of funding, while in November 2021, Alameda Research and Founders Fund led a $50 million Series C financing. On March 24, 2021, DVCV and Wing VC led StarkNet's $75 million Series B financing. StarkNet raised $30 million in its Series A financing in September 2018, led by Paradigm.

Alocação e Fornecimento

StarkWare gerou pela primeira vez 10 bilhões de StarknetToken em maio de 2022 e cunhou-os na cadeia Blocona em 30 de novembro de 2022. A distribuição dos atuais 10 bilhões de tokens é ou será planejada da seguinte maneira:

Todos os Tokens atribuídos aos investidores e contribuidores precoces seguirão o seguinte plano de Posição de bloqueio, com a percentagem baseada no fornecimento total de Tokens, para garantir que os incentivos a longo prazo estejam alinhados com os interesses da comunidade Starknet.

• A partir de 15 de abril de 2024, até 15 de março de 2025, será desbloqueado um máximo de 0.64% (64 milhões de tokens) por mês, totalizando 7.68% (768 milhões de tokens).
• A partir de 15 de abril de 2025, até 15 de março de 2027, será desbloqueado até 1,27% por mês (1,27 bilhões de Tokens), com um total de desbloqueio de 30,48% (30,48 bilhões de Tokens).

O funcionamento do StarkEx

StarkEx é um mecanismo escalável projetado especificamente para atender às necessidades exclusivas de aplicativos, como jogos e Finanças Descentralizadas (DeFi). Existem duas principais formas de implementar soluções de segunda camada: ZK-Rollup e disponibilidade de dados Validium. Quando o StarkEx está no modo "rollup", o Ethereum atualiza para refletir as mudanças nos saldos dos usuários. Os dados são então publicados em modo "validium" para o Comitê de Disponibilidade de Dados (DAC), que é uma equipe composta por gerentes confiáveis. O sistema inclui componentes fora da cadeia e na cadeia. Os componentes fora da cadeia são responsáveis por manter o estado, executar transações e transmitir as atualizações de estado para os componentes na cadeia. Além disso, esses componentes são responsáveis pela gestão do estado e dos ativos do sistema, bem como pela confirmação das transferências. O procedimento adotado pelo StarkEx é o seguinte:

Verificação

O operador (como exchange) é responsável pelo processamento das transações dos usuários enviadas para o serviço StarkEx. A validação das transações da StarkEx ocorre em duas fases: validação sequencial e validação paralela sem estado, incluindo verificação de intervalo e formato numérico. Para transações enviadas em paralelo de até 1000, a latência de resposta é normalmente de 100-200 milissegundos.

Uma vez que o gateway confirme que a transação passou na validação inicial, os usuários podem ter a certeza de que a transação será executada e concluída. Os usuários podem exibir a transação de forma global na interface do aplicativo, sem ter que esperar pela confirmação final na cadeia.

Processamento em lote

StarkEx irá validar e processar todas as transações de acordo com padrões mais complexos. Devido ao fato de que as circunstâncias anteriores de uma transação frequentemente determinam a sua validade, esta fase de validação é realizada sequencialmente, em vez de paralelamente. Cada transação validada é agrupada em um lote pelo serviço StarkEx e os saldos relacionados são atualizados. A latência observável desta fase de validação pode variar de alguns minutos a quatro horas, dependendo especificamente se a transação foi inserida no início ou no final da fila.

Gerar Prova

O serviço StarkEx irá gerar uma prova STARK que comprova a validade das transações no lote e carregará essa prova para a cadeia após o processamento em lote das transações.

Verificação na cadeia

Após a validação do contrato inteligente na cadeia e a geração da transação na cadeia, será recebida a prova de validade STARK. Após a validação, o novo estado de saldo comprometido será armazenado na cadeia.

Aplicação e Disponibilidade de Dados StarkEx

StarkEx fornece ferramentas para os desenvolvedores integrarem o StarkEx em seus aplicativos. Muitos participantes conhecidos do setor, como Sorare, Dydx, Immutable X, Opera e DeversiFi, estão usando o StarkEx. Quando os desenvolvedores começam a usar o StarkEx, eles recebem seu próprio contrato L1 StarkEx e uma instância de teste do StarkEx. No entanto, os usuários devem estar cientes de que, se houver problemas com o aplicativo, eles podem recuperar seus fundos a qualquer momento e têm controle sobre esses fundos.

Portanto, o StarkEx oferece duas maneiras diferentes de implementar soluções de segunda camada: ZK-Rollup ou disponibilidade de dados Validium. As aplicações StarkEx devem manter a disponibilidade contínua de dados do usuário para garantir a auto-custódia, redundância e falta de confiança. A disponibilidade de dados garante que o estado armazenado na custódia do usuário esteja sempre totalmente sincronizado com o estado mantido pelo StarkEx, ao mesmo tempo em que a árvore de saldo completa está sempre acessível, permitindo que os usuários verifiquem a situação de custódia de seus fundos quando o StarkEx parar de operar.

Modelo de Disponibilidade de Dados

O StarkEx suporta dois modos de disponibilidade de dados: ZK-Rollup e Validium, ambos suportados pelo StarkEx Perpetual e StarkEx Spot. O modo Volition permite o uso simultâneo de caixas-fortes ZK-Rollup e Validium em um aplicativo, permitindo que os usuários escolham a escala de caixa-forte adequada para cada ativo que possuem e oferece suporte ao armazenamento de dados. No entanto, o modo Volition não é tão popular quanto o primeiro, pois é exclusivamente suportado pelo StarkEx Spot.

Sumário do conhecimento zero

Os Rollups ZK (ZK-Rollups) utilizam criptografia avançada e técnicas matemáticas conhecidas como 'Prova de Conhecimento Zero' para verificar a validade de cada transação. Os Rollups ZK são a solução de escalabilidade preferida pelos defensores da descentralização e segurança do Ethereum. O StarkEx e o zkSync são exemplos de soluções de segunda camada que utilizam Rollups ZK. No ZK-Rollup do StarkEx, o programa Cairo garante que os dados necessários para reconstruir a árvore de saldo L2 sejam transmitidos como calldata na cadeia.

No processo de ZK-rollup, os operadores gerarão prova de validade (SNARK ou STARK) para a raiz do estado. Isso prova que a raiz do estado recebida no contrato inteligente agregado ETH vem de um conjunto válido de transações, impedindo assim que os operadores enviem raízes de estado inválidas. Os ZK-rollups usam duas provas de validade: SNARK e STARK. ZK Sync, Scroll e Polygon ZkEVM usam SNARK, enquanto StarkNet e StarkEx usam STARK.

ZK-Rollup funciona sem a necessidade de confiança, e todos os dados necessários para recuperar os fundos dos usuários em eventos de escape podem ser acessados de forma transparente no Blocona cadeia. No entanto, uma desvantagem desse modelo é que cada cofre modificado em lotes gera custos de gás. Em lotes nos quais vários cofres têm seus estados alterados, os custos dos eventos de atualização de estado estão principalmente relacionados à disponibilidade dos dados, e não à verificação de provas.

Validium

Validium é outro padrão de disponibilidade de dados. Neste padrão, a precisão do cálculo é assegurada através de provas criptográficas. Na caixa-forte do Validium, o saldo dos utilizadores não é divulgado na cadeia, mas sim enviado para várias entidades respeitáveis e fiáveis, como os membros do Comité de Disponibilidade de Dados (DAC). Apenas quando os membros do comité atingirem o número legal e apoiarem a atualização do estado, é que o estado atualizado dos saldos de todos os clientes após o processamento das transações é considerado válido e registado na cadeia. Eles formalmente confirmam que compreendem todos os saldos atualizados da caixa-forte e que os validadores de disponibilidade aprovaram o novo estado.

Ao contrário do ZK-rollups que requer o pagamento de gás, o Validium não requer pagamento de gás para as transações na cadeia. Na atualização de estado na cadeia, a maior parte do gás é usado para a validação. As informações de saldo do usuário são mantidas por um comitê confiável em estado fora da cadeia, em vez de na cadeia. A desvantagem desta opção é que o uso do DAC requer confiança nos membros do comitê.

Sobre o Comitê de Disponibilidade de Dados (apenas para Validium)

O Comitê de Disponibilidade de Dados (DAC) é um coletivo composto por vários indivíduos ou organizações. Os membros do DAC se comprometem a fornecer armazenamento de dados redundante e sem confiança para aplicativos baseados em StarkEx, garantindo que os dados estejam sempre disponíveis. Os membros do DAC são terceiros independentes que concordam em receber e manter cada atualização de estado em nome dos operadores. Se um operador (ou StarkWare) ficar offline, os membros do DAC se comprometem a publicar as atualizações de estado na cadeia, garantindo que os usuários possam acessar continuamente seus fundos, o que é crucial para a auto-custódia. Os membros do DAC incluem Consensys, Chainstack, StarkWare e várias outras entidades conhecidas.

Conclusão

StarkEx é uma série de ferramentas essenciais que os projetos podem usar para realizar cálculos eficientes fora da cadeia. Essa solução de segunda camada oferece boa escalabilidade, custo de gás Gota e segurança, mas também tem requisitos operacionais e um framework de interoperabilidade exclusivos.