ZK-STARK（零知识可扩展透明知识论证）是一种密码学证明系统，它允许一方在不泄露秘密信息且无需可信设置仪式的情况下，向另一方证明其拥有秘密信息或计算结果的正确性。STARK 由 Eli Ben-Sasson 和 StarkWare Industries 开发，具有透明性（无需可信设置）和抗量子攻击性（仅依赖于……）。 哈希函数），以及可扩展性（证明验证时间与计算规模呈多对数关系）。虽然 zk-SNARK 生成的证明更小，但 zk-STARK 提供了更强的密码学假设，并且是 StarkWare 以太坊扩容技术（StarkEx 和 StarkNet）的基础。
起源与历史
| 日期 | 创建 |
| 1985 | 基础零知识证明理论（Goldwasser、Micali 和 Rackoff） |
| 2012 | zk-SNARKs 已正式化；需要可信设置——这是一项限制 |
| 2018 | Ben-Sasson 等人发表论文“可扩展、透明且后量子安全的计算完整性”——介绍了 STARKs。 |
| 2018 | StarkWare Industries 由 Ben-Sasson、Bentov、Horesh 和 Riabzev 创立 |
| 2020 | StarkEx（StarkWare 的可扩展性引擎）与 dYdX 和 DeversiFi 一同发布。 |
| 2021 | StarkNet（去中心化 L2）测试网在以太坊上启动 |
| 2022 | StarkNet 主网 alpha 测试版；用于 STARK 可证明程序的 Cairo 编程语言 |
| 2023 | StarkNet每月处理数百万笔交易；STRK代币发布 |
| 2024 | StarkWare发布递归STARK研究成果，支持证明组合 |
“STARKs 是 SNARKs 更大的， 后量子“安全表亲们为了透明度和安全性，牺牲了证明文件的大小。”——Eli Ben-Sasson，StarkWare联合创始人
运作模式
ZK-STARK 与 ZK-SNARK 对比 ──────────────────────────────────────────────────────────────── SNARK STARK ─────────────────────────────────────────────────────────────── 可信设置： 必需（有毒废物） 无（透明） 证明大小： ~200 字节 ~50–200 KB 验证时间： 毫秒 毫秒 量子安全： 否（椭圆曲线） 是（仅限哈希函数） 证明时间： 快 慢（常数较大） 使用于： Zcash、zkSync、Groth16、StarkNet、StarkEx ────────────────────────────────────────────────────────────────────
STARK 证明生成流程：计算 → 代数中间表示 (AIR) → 多项式承诺 (FRI 协议) → STARK 证明（任何人都可以验证） → 以太坊 L1 验证器在约 200 万至 500 万 gas 内验证证明。
| 特性 | ZK-SNARK | zk-斯塔克 |
| 设置 | 值得信赖的仪式 | 无（透明） |
| 假设 | 椭圆曲线 | 仅哈希函数 |
| 量子电阻 | 没有 | 是 |
| 校样尺寸 | 约200字节 | 约50–200 KB |
| 验证气（ETH） | 温度约为 200 万至 300 万摄氏度的气体 | 温度约为 200 万至 500 万摄氏度的气体 |
| 可扩展性 | 高 | 很高 |
简单来说
- 没有可信设置 STARK系统无需秘密仪式即可生成参数。不存在必须销毁的“有毒废物”；任何人都可以验证随机性的公平性。
- 量子安全 – STARK 只依赖于抗碰撞哈希函数，量子计算机无法破解（不像 SNARK 使用的椭圆曲线数学）。
- 更大的证明，同样的安全性 – STARK 证明比 SNARK 证明大得多（50 KB 对 200 字节），但具有更强的安全假设。
- 随计算规模变化 – STARK 验证时间随计算规模呈多对数增长——1 万步计算的证明的验证难度不会增加 1 万倍。
- 开罗语 StarkWare 创建了 Cairo，一种用于编写 STARK 可证明程序的语言，使得复杂的智能合约逻辑能够在 L2 上得到证明，并在以太坊上得到结算。
实际例子
| EventXtra XNUMX大解决方案 | 技术实施 | 成果 |
| StarkEx 上的 dYdX v3 | 通过 STARK 证明进行永续期货结算 | 以太坊安全性能，每秒交易量 1,000 笔；手续费低于 1 美元 |
| Immutable X NFT 铸造 | StarkEx ZK-Rollup 游戏 NFT | 每秒铸造 9,000 个 NFT；用户无需支付 Gas 费 |
| StarkNet DeFi | JediSwap 和 Ekubo DEX 已部署在 StarkNet 上。 | 完全智能合约 DeFi，速度是以太坊的 100 倍 |
| 开罗合同 | 开发者为链上游戏编写 Cairo 合约 | 每一步操作都经过链上验证，绝对不可能作弊。 |
| 递归 STARK 算法 | StarkWare 证明了证明的证明 | 将数十亿笔交易压缩成一笔以太坊交易 |
优势
| 企业优势 | Detail |
| 没有可信设置 | 彻底消除“仪式性”安全风险 |
| 抗量子 | 唯一能被证明可抵御量子计算的加密系统 |
| 透明随机性 | 所有证明参数均可公开验证 |
| 极高的可扩展性 | 递归证明可以聚合无限的计算 |
| 久经沙场的数学 | 它依赖于已被充分理解的哈希函数，而不是新颖的假设。 |
缺点与风险
| 风险 | Detail |
| 校样尺寸 | 将 50–200 KB 的证明文件发布到以太坊成本很高（调用数据费用）。 |
| 验证天然气成本 | 验证 STARK 需要约 200 万至 500 万个气体，而验证 SNARK 则需要约 200 万至 300 万个气体。 |
| 开罗学习曲线 | Cairo 语言与 Solidity 不同；开发者生态系统较小 |
| 证明器计算成本 | STARK 生成需要大量的计算资源 |
| EVM 兼容性 | 原生 StarkNet 并不等同于 EVM；Kakarot（Cairo 上的 EVM）则通过某种方式解决了这个问题。 |
风险管理提示：
- 密切关注 StarkNet 的去中心化路线图——证明者中心化目前是一个风险。
- 对于 EVM 开发者们，不妨探索一下 Kakarot（Cairo 上的 EVM），以便更轻松地迁移到 StarkNet。
- 使用 L2Beat 跟踪 StarkNet 的安全状况并升级关键风险
常见问题解答
问：ZK-STARK 中的“透明”是什么意思？
答：没有生成任何秘密参数。任何人都可以独立验证证明系统设置的公平性——这与SNARKs不同，SNARKs必须假定可信仪式的完整性。
问：为什么 STARK 证明比 SNARK 证明大？
A：SNARKs 使用椭圆曲线配对（结构紧凑但安全性较低）；STARKs 使用 默克尔树 以及 FRI 多项式承诺（本质上更大但更安全）。
问：StarkNet EVM 是否兼容？
答：StarkNet 原生使用 Cairo（而非 EVM）。Kakarot 是用 Cairo 编写的 EVM 实现，它间接地使 Solidity 合约能够在 StarkNet 上运行。
问：STARK 能否扩展到数十亿笔交易？
答：递归STARK（证明证明的证明）理论上可以扩展到任意计算规模。StarkWare的Stwo证明器目标是每秒证明数百万笔交易。
问：ZK-STARK是谁发明的？
答：Eli Ben-Sasson（以色列理工学院教授兼 StarkWare 联合创始人）与 Iddo Bentov、Lior Horesh 和 Michael Riabzev 于 2018 年发表了最初的 STARK 论文。
来源
- Ben-Sasson 等人，“可扩展、透明且后量子安全的计算完整性”（2018）——IACR 电子预印本
- StarkWare 文档 — starkware.co
- StarkNet 文档 — docs.starknet.io
- Vitalik Buterin，“STARKs，第一部分”——vitalik.ca
UPay小贴士： 随着量子计算的进步，STARK 的抗量子性能使其成为密码学证明系统长期安全的选择。虽然 SNARK 目前效率更高，但加密生态系统逐步转向 STARK 是应对未来量子风险的合理对冲手段。免责声明：本词汇表条目仅供教育用途，不构成财务或法律建议。
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