项目调研丨StarkWare研究报告

一、项目简介及愿景

StarkWare是基于STARK的零知识证明技术且专注于区块链行业开发的解决方案，致力于促进安全、无需信任和可扩展的区块链应用程序开发，以确保以太坊安全、快速和无缝的用户体验。

StarkWare已开发了StarkEx和StarkNet两个产品。StarkEx是一个独立的许可Validity-Rollup（也称为“ZK-Rollup”）；StarkNet是一个无需许可的去中心化 ZK-Rollup。

Starknet作为以太坊上的 L2 网络运行，可以使任何 dApp 都可以实现无限的计算规模——而不会损害以太坊的可组合性和安全性，这是因为首先由于Starknet 对最安全和最具可扩展性的加密证明系统 STARK 的依赖；

其次Starknet 合约和 Starknet 操作系统采用Cairo语言编写，可支持任何用例的部署和扩展。

二、特色和优势

StarkWare联合创始人 Eli Ben-Sasson 在接受媒体采访时被问到项目的特色和优势是什么时回答道：StarkWare在所有 L2解决方案中体现的巨大交易总额和承载量具有先发优势。此外，ZK-STARK 系统、具备图灵完备的Cairo编程语言都被团队看作是StarkWare项目区别其它Layer2公链项目的优势。

巨大交易总额和承载量

从StarkWare官网获悉，截至2023年5月4日，StarkWare项目当前累计交易额为9470亿美元，总锁定价值（TVL）为5.52亿。

和以丰富生态规模的Polygon项目相比，据其官网显示，Polygon当前累计交易总额为24.4亿美元。

STARK系统

StarkWare 采用的STARK系统属于升级后的零知识证明算法，算法升级后让区块链具备更强的可扩展性。采用该算法的区块链底层，允许开发人员将链上的交易数据运算及部分数据的存储转移到链下计算，链下批量处理后的数据再打包生成一个 STARK 证明, 将该证明发送至链上供任何利益相关方进行验证。

StarkWare的算法并没有止步于此。例如团队开发的扩展技术项目StarkEx同时支持ZK-Rollup模式和Validium模式（ZK-Rollup数据可用性在链上，Validium数据可用性在链下。ZK-Rollup适用于数据安全性要求较高的支付和交易应用，Validium适合对信任要求没那么高的游戏dApp等高频应用）。

再以Validium和Rollup的对比来看，在Validium中，数据存储在链下由网络中的数据可用性提供者保存；而 Rollup则将数据放在链上。这意味着 Validium 模式下的每笔交易的成本更低（因为要发布到以太坊网络的数据更少）同时拥有更高的隐私性（除了交易所运营商之外没有人可以查看个人交易订单的动态信息）。

在安全性方面，Validium 的用户需要信任数据可用性委员会，即用户需要信任至少有一个委员会成员是诚实的。Rollup 无需这样的信任假设了，但交易成本更高（因为数据出现在链上），隐私性也更低。

此外，STARK系统的无需可信设置、后量子安全都是该技术的优势。

Cairo编程语言

Cairo编程语言是首个用于生成STARK证明的生产级平台，由团队开发，具有图灵完备、高效等特点。Cairo的应用能提高链上验证和链下证明服务的效率并降低成本（图灵完备是指机器执行任何其他可编程计算机能够执行计算的能力，意味着编程语言可以做到能够用图灵机能做到的所有事情，可以解决所有的可计算问题。主流的编程语言C++，Java，Python等都是图灵完备的语言）。

Cairo深层的意义在于，可以使用单一证明来断言不同程序执行的完整性。例如Gods Unchained卡牌的生成和一批dYdX上的交易，两者可以用同一个证明来证实其有效性。

StarkEx 2.0首次应用Cairo编程语言，应用在StarkWare的DeversiFi、Immutable X和dYdX等部分生态项目。

三、发展历史

2018年，SatrkWare成立。

2019年3月：Starkware推出StarkPay，一个基于STARK技术的支付可扩展性引擎，解决了Lightning,L2支付解决方案的许多缺点。

2020年，Starkware宣布正式和Immutable合作。Immutable是建立在ETH上的卡牌游戏。

2020年6月，StarkEx正式部署在以太坊主网上。

2020年8月，推出Cairo, 由StarkWare开发的图灵完备的生产级 STARK 系统。

2020年12月，推出升级版本StarkEx2.0，转向通用的Cairo语言框架，发布Cairo的工具链，包括编译器、Cairo虚拟机、Tracer代码调试器、集成开发环境扩展，使开发人员能够编写更有效的代码来检查复杂、成本较高的的计算，提高可扩展性。

2021年1月，开始正式构建一个去中心化的、由STARK驱动的L2 ZK-Rollup——StarkNet。

2021年4月，StarkWare提出了由以太坊L2驱动的AMM（AMM，Automated Market Maker，自动做市商。AMM不需要订单薄，当用户向项目中添加交易对时，提供交易对的人被称为“流动性提供者” ）设计，流动性保持在L1，但用户在L2上进行交易。

2021年7月，StarkEx3.0正式发布。以太坊智能合约首次可以为StarkEx上资产提供服务，通过L1 Vaults与L2用户交易这些资产。

2021年12月，StarkNet在主网上正式发布StarkNet Alpha，支持完全无需许可的通用计算智能合约。

2022年6月23日，StarkWare 正式发布 StarkEx V4.5 版，支持 Volition、ERC-1155 和交易捆绑。

2022年7月13日，StarkWare 计划 9月推出 StarkNet 代币，并在未来一年半内分发。

2022年9月12日，StarkNet Alpha 0.10.0 版本正式上线主网。此版本引入了受 EIP-4337（通过 Entry Point 合约规范的账户抽象）启发的更改，包括验证和执行分离、添加 Nonce 字段以在协议级别强制执行事务唯一性等。

2022年9月13日，StarkWare 推出 Cairo 1.0 版本，支持 StarkNet 的无许可网络要求。

2022年11月10日，StarkWare 成立 StarkNet 基金会以推动 StarkNet 生态发展，并将通过研究治理机制等来帮助网络实现去中心化。

2023年3月30日，Starknet Alpha v0.11.0 上线主网。

2023年4月18日，StarkWare 发布 StarkEx V5.0 版本，引入多资产交易、铸造 ERC-1155 和 ERC-20 代币等功能。

四、团队背景

StarkWare 总部位于以色列内坦亚 Netanya，共有四位创始人。公司的其中两位联合创始人 Eli Ben-Sasson 和 Alessandro Chiesa 也是 ZCash 的创始人。

部分创始人Michael Riabzev、EliBen-Sasson 和 Uri Kolodny

创始人兼CEO Uri Kolodny 本科毕业于希伯来大学的计算机科学专业，之后在麻省理工学院斯隆读了MBA。作为连续创业者，Uri 曾经创办了几家技术导向的创业公司，其中包括OmniGuide（MIT支持的科技公司，为内窥镜手术方向）和Mondria（大数据可视化工具的开发公司）。在此之前，Uri还曾在两家以色列风险投资公司担任EIR（驻场企业家），也在咨询公司麦肯锡担任过分析师。

技术团队由 Eli Ben-Sasson（毕业于Technion以色列理工学院，爱因斯坦是该校学术协会的首任主席）、Alessandro Chiesa（UC Berkeley,加州大学伯克利分校）和Michael Riabzev（Technion）作为负责人。

Eli Ben-Sasson是Starkware的联合创始人兼首席科学家，在创立 StarkWare 之前，他是Zerocash协议的合著者也是Zcash的联合创始人。在联合创办 StarkWare 之前，他是以色列理工学院 (Israel Institute of Technology) 计算机科学系的教授。

2001 年，Eli Ben-Sasson开始研究加密证明系统，“当时我在麻省理工学院和哈佛大学做博士后研究，找到了使这种证明系统更高效的方法”。2013 年，他意识到它们可以在隐私保护和可扩展性方面帮助区块链。于是 2015 年，Eli Ben-Sasson联合其他创始人共同创立了 Zcash (一家加密货币的公司)，且在进一步改进技术后在 2018 年认为它可以用来解决区块链的可扩展性时，于是成立了StarkWare。

2021年3月，StarkWare的科学顾问Avi Wigderson（也是Eli Ben-Sasson的Phd导师）获得了Abel Prize。Abel Prize是挪威国王每年颁发给一位或多位杰出数学家的奖项。以挪威数学家尼尔斯·亨里克·阿贝尔Niels Henrik Abel的名字命名。StarkWare技术团队已经在ZKP系统有十多年的经验，共同发表了STARK论文。

五、融资信息

2018年1月，StarkWare种子轮融资600万美金，投资人包括以太坊创始人Vitalik Buterin（V神）、Paradigm、Pantera Capital PolyChain；

2018年7月，Ethereum Foundation投资StarkWare1200万美金；

2018年10月，A轮融资3000万美金，红杉、Paradigm、Scalar Capital、Multichain Capital、Intel Capital、Semantic Ventures、Pantera等参与投资；

2021年3月24日，B轮融资7500万美金，红杉、Wing Venture Capital、Paradigm、Pantera Capital继续参投，包括Three Arrows Capital、DCVC 等也参与了本次投资；

2021年11月，C轮融资5000万美金，估值20亿美元，红杉资本领投，Paradigm、三箭资本、Alameda Research 等知名加密风投机构参投。

2022年5月25日，StarkWare完成1亿美元D轮融资，估值80亿美元。此轮融资由 Greenoaks Capital、Tiger Global 等机构领投，所筹资金将用于产品和业务开发及生态系统的发展。

六、发展成果

STARKs

(Scalable Transparent Arguments of Knowledge)

StarkWare 团队的主要贡献是研发出了STARKs，它也是团队在零知识的学术上和计算领域的技术上取得的进步。

STARKs (Scalable Transparent Arguments of Knowledge)是一种具有完全去信任设置的有效性证明形式，这种方法可将所有链上计算转移到单独的链下 STARK 证明器 (prover) 中。然后使用链上 STARK 验证器 (STARK Verifier) 来验证这些计算的完整性和可靠性。

一般把zk-STARKs看作是zk-SNARK协议的替代版本，被认为是零知识证明技术更快和更便捷的实现方式，体现在zk-STARK不需要进行初始化可信设置（字母“T”代表了透明性），具备完全去信任设置的特点。

STARK技术的原理，采取的是一种经典路线——依靠久经考验的哈希函数作为唯一的加密构建块，这种方式消除了zk-SNARK的数论假设，这些假设在计算上成本很高，并且理论上容易受到量子计算机的攻击。而像SNARKs和Bulletproofs则是基于数论密码学原语。

基于StarkWare 团队成员的突破技术——准线性 PCP、交互式 oracle 证明(IOP) 和快速代数本地编码协议，如FRI。STARK在规模上，其证明者和验证者速度是同类中最快的（优于所有数论构造），特别是由于它们是公开透明和后量子安全性（post-quantum secure），意味着在设置过程中不大有相关陷阱会损害其安全性。

StarkEx

StarkEx是Starkware开发的 L2 可扩展性引擎技术，提供了一系列基础组件，专门为以太坊链上应用（DApp）提供程序服务。StarkEx通过Cairo程序语言在零知识环境中执行相关功能，如支持链上/链下混合数据可用性解决方案、快速提款、ERC-721和ERC-20、保证数据可用性等。StarkEx还可通过生成有效性证明，确保所有链下计算完整执行（STARK 证明先在链上得到验证，然后再提交至以太坊主网络）。

StarkEx系统由以下五部分组成：应用程序、StarkEx服务器、SHAPE、STARK验证者、StarkEx合约。

StarkEx 本质上是一个连接 L1 与 L2 的数据处理器。它的运行逻辑如下：

1.DApp 的智能合约将用户的交易数据发送给 StarkEx；

2.StarkEx帮助DApp在链下批处理数据；

3.StarkEx 服务组件处理完毕后生成一个证明（STARK）以证明数据处理的有效性；

4.StarkEx将该证明发送到链上（L1），链上验证者对提交的 STARK 证明进行验证，一旦证明得到验证，交易数据就会存储在链上（L1）。

在高扩展性的「zkSTARK 全透明式零知识证明」算法支撑下，StarkEx 可以批量处理单个链上应用程序（DApp）的上千笔交易，达到高效且低费用的目的。在进行技术升级后，StarkEx可将不同 DApp 的交易数据按批次打包到一个证明中提交处理，使得交易速度再次提高。此外，每个采用 StarkEx 引擎的 DApp 都可以根据自己的业务逻辑定制扩容需求。

2020 年 6 月，StarkEx正式部署在以太坊主网上。

StarkEx的这一高效且低廉费用的特性，对需要高速运算的DeFi和游戏等DApp来说提供了强大的助力。这种助力还将为链上现货交易、合约交易、NFT 铸造等各种需要高运算的应用提供服务。

StarkWare团队在2023年4月18日发布 StarkEx V5.0 版本，引入多资产交易、铸造 ERC-1155 和 ERC-20 代币等功能后，StarkEx 累计交易量超 9 千亿美元，处理交易超 4 亿笔，铸造超 1 亿个 NFT。StarkEx 全平台总锁仓量超 5.6 亿美元，呈现出用户、品牌对以太坊久经考验的安全性的信任。

StarkEx也已被第三方平台采用，知名的DApp或第三方如下：

DYDX：知名的去中心化期货合约交易平台dYdX（DYDX），它不但需要时时更新加密资产的价格变动，还需要高速的结算能力。这种愿景若想在以太坊主网实现极其困难，不仅造成以太网网络拥堵，用户还需给付较贵的Gas费，如果因网络效率低下导致预言机报价跟不上，爆仓、清算会直接给用户带来损失。dYdX 采用StarkEx引擎后，每天可处理数十亿美元的交易，同时大大提高了结算速度。有用户体验后认为，该合约交易平台已经可以媲美中心化的期货交易所。
ImmutableX：知名的链游开发商，是一个利用 StarkEx 引擎搭建的、专门为 NFT 应用服务的扩容网络。特别值得一提的是，在ImmutableX网络铸造 NFTGas 费极低。
StarkPay：StarkPay在2019年3月由Starkware推出市场，目标是提供一个可扩展的、资本效率高的非托管支付解决方案，也是一个基于STARK技术的支付可扩展性引擎，解决 L2 Lightning（Lightning闪电网络于2016年创立，旨在扩大比特币的规模，是首批Layer-2解决方案之一）支付方案的缺点。和闪电网络相比，StarkPay具备可扩展性、资本效率相对高、支付处理器和验证者没有流动性要求、交易可以离线进行等诸多优势。

StarkWare生态系统

StarkNet

StarkEx 是一个扩容引擎组件，而非一个 Layer2 网络。在以太坊生态系统中，组件无法满足更复杂的需求，或由于这个原因，StarkWare 后来利用「zkSTARK 全透明式零知识证明」推出了 StarkNet——首个支持通用智能合约（DApp）相互组合的 ZK Rollup 类 Layer2 网络。

作为一个无需许可的有效性 Rollup（也称为“ZK-Rollup”），Starknet支持通用计算，目前作为 Ethereum 上的 L2 网络在生产中运行，目的是使以太坊能够安全地扩展。其安全性由最安全和最可扩展的加密证明系统 STARK 来确保。它的合约大部分情况下都采用专门设计用于 STARK 证明的图灵完备编程语言——Cairo 语言编写。

StarkNet 由Prover（证明者）、Sequencer（排序器）、全节点、部署在以太坊上的验证者（Verifier）和核心状态合约（StarkNet Core）五个部分组成。

它的工作原理如下：

用户在 StarkNet 上发起一个交易，Starknet 中的排序器给交易排序，确认（validata）、出块后执行交易；
StarkNet 上的证明者给交易生成证明，并发送给以太坊的验证者；
验证者将收到的证明作为 L1 交易在以太坊验证(validata)，验证结果发送给同在以太坊上的 StarkNet Core 合约；
当 StarkNet Core 合约确认验证者在链上成功确认其加密证明时，它会接收对 StarkNet 全局状态的更改。状态事务作为“calldata” （EIP-4844后为Blob）来发送，以节省 L1 事务 gas。这些“metadata”可被 StarkNet 全节点解密。

全节点基本扮演存储角色、状态改变、元数据、证明，并记录在 Rollup 中执行的所有事务，跟踪系统的当前全局状态。在有必要的时候，解密“metadata”来重构 StarkNet 的历史。

StarkNet 目前的架构

2023年3月30日，Starknet Alpha v0.11.0 上线主网，支持开发者进行应用程序部署，用户通过 Argent X 钱包可进入公共测试网络体验 StarkNet。后期StarkNet 主网正式上线，用户利用 StarkEx 引擎开发的应用程序就可以迁移到 StarkNet 网络，实现应用间的组合。

不过，当前的 StarkNet 还不兼容以太坊虚拟机（EVM），因此，它一直没有迎来以太坊头部 DeFi 应用的迁移，但不妨碍开发者在该链上部署原生应用。

4月25日，团队发布了Starknet2023发展的路线图，旨在让开发者利用STARK和Cairo的力量来构建他们的应用程序。发展的主要重点是性能和用户体验。

以下是一个大致的时间表：

到 2024 年，去中心化将成为Starknet网络运营和决策的重点。

Cairo

Cairo是Starknet的原生智能合约语言，也是一种用于创建可通过STARK证明的通用计算程序的语言，为 Starknet 和 StarkEx 提供支持，扩展主网上的应用程序，包括 dYdX、Sorare、ImmutableX 等。

2020年8月，团队推出Cairo, Cairo 1.0是Cairo的Rust升级版，允许开发者安全便捷地编写 Starknet 智能合约。

七、经济模型

StarkWare已经在链下铸造了100亿个代币。需要明确的是：这些StarkNet代币不代表StarkWare的股权，也不提供任何参与StarkWare或从StarkWare获得索赔的权利。随着协议铸造新代币，流通供应量将会随着时间增加，并根据社区在以后确定的时间表进行。因此，流通供应量可能不会保持固定状态。

StarkNet代币分配如下：

17%— StarkWare 投资者；
32.9%—核心贡献者，包括StarkWare团队、员工和顾问，以及 StarkNet 软件开发合作伙伴；
50.1%—基金会；其中又再分配如下：
9%— 社区供应。给予那些为 StarkNet 工作并为其底层技术提供动力或开发的人，例如给予之前测试 StarkEx L2 系统的人（所有社区规定都将基于过去执行的可验证工作。例如，如果社区规定将代币分配给过去的 StarkEx 用户，分配将根据2022年6月1日之前对 StarkEx 技术的可验证使用情况来确定）。
9%— 社区返利。社区返利是指支付从以太坊加入 StarkNet 的部分费用（为防止游戏化，社区返利将仅适用于返利机制公布后发生的交易）。
12%— 资助用于开发、测试、部署和维护 StarkNet 协议的研究和工作。
10%— 战略储备。用于资助符合基金会使命的生态系统活动。
2%— 根据 StarkNet 代币持有人和基金会的决定，捐赠给备受推崇的机构和组织，例如大学、非政府组织等。
8.1%未分配——基金会的未分配金库已到位，以社区决定的方式进一步支持 StarkNet 社区。

为了使核心贡献者和投资者的长期激励与 StarkNet 社区的利益保持一致，并遵循去中心化生态系统的惯例，分配给核心贡献者和投资者的所有代币将受到 4 年的锁定期与线性释放，并有一年悬崖期（在期权内，工作一年的时间被戏称为“悬崖期”）。

2022年11月，StarkNet 代币上线以太坊，被团队看作是迈出去中心化的一步。受制于四年锁定期（分配给StarkNet 基金会50.1的代币% 除外，但仍需时间制定分配机制），当前普通用户无法购买StarkNet代币，需要等待StarkNet基金会的通知。

分配给股东、员工和独立软件开发商的代币，在锁定期期可用于投票和质押，但不能转让或交易。之后将实现第三个用途——支付StarkNet费用。

八、基本面分析

在StarkWare的官方描述中，其Starknet 未来几个月的目标是性能和用户体验！团队表示这些里程碑将专注于将性能提升到新的高度，并提供无缝的用户体验。“到年底，我们将实现强大的网络，并在 2024 年过渡到无缝治理！”

可以看出包括无缝衔接的性能体验在内是StarkWare项目未来一段时间着力发展的点。

再从项目的交易量、总锁定价值、NFT铸造数量等数值可以看出StarkWare当前的基本状态。据官网显示，StarkWare项目当前总锁定价值（TVL）为5.52亿，累计交易额为9470亿美元，NFT铸造数量为10500。其累计交易额及TVL都处于Layer2项目当中的前列。

此外，技术实用性也是StarkWare的一大立足点。团队曾表示“要建立一个有持续性收入的企业，基于对现金流和收入的要求，创始团队做出的策略是，首先要开发可以满足需求的技术”。

基于这样的策略，StarkWare的知名度不如其它同类项目。另外在项目早期，SatekWare 所提供的产品 StarkEx 主要服务于开发商（to B），而不是普通用户（to C）。也因此，造就了DeFi领域知名的应用平台（如去中心化合约交易应用 dYdX）。

去年 11 月，SatekWare 推出去中心化通用 Layer2 网络 StarkNet 后，支持开发者布局任何应用，用户也可随意参与链上生态活动，它的市场知名度才逐渐起来。

九、行业分析

和StarkWare常用来比较的项目是zkSync。二者都采用了ZK Rollup技术解决扩容问题但又各有侧重。双方都对零知识证明算法进行了改进，zkSync更看重隐私，StarkWare更看重效率。

zkSync 方案采用了「zkSNARK 简明非交互式零知识证明」算法，即证明者和验证者只需交换相关证明，无需进行任何其它通信，在保护隐私方面更极致。

StarkWare 方案采用的是「zkSTAR 全透明式零知识证明算法」，将用户的链上数据转移到链下 STARK 证明器 (prover) 中进行计算验证（验证计算的完整性和可靠性），其最大的优势是数据处理速度很快，且数据越多，处理的速度越快。

在运营方式上：

zkSync 更去中心化运营, 团队MatterLabs 甚至多次表示「自己被替代也无所谓」的态度, 目的只在推动以太坊社区发展。其zkSync2.0 版本也将成为第一个兼容 EVM 的 ZK Rollup 扩容解决方案，意味者兼容EVM后的zkSync能够建设、扩展更多应用生态，吸引更多用户。
StarkWare 当前更偏向服务B 端客户的项目，前期所提供的 StarkEx 产品只面向区块链开发商，尽管已经开发了 Layer2 扩容网络 StarkNet，但它的底层代码也不兼容以太坊虚拟机（EVM），导致以太坊应用方想要迁移就需要改动底层代码。

二者的对比可以看出在Layer2行业，StarWare所处的定位。

十、风险与机会

机会

StarkWare的投资方Multichain Capital认为，随着应用以太坊网络的用户和开发者越来越多，风险投资开始将更多资金投入基础设施类的初创公司，主要是加强以太坊扩展性，以获得更多用户，交易规模进一步增长。投资方的观点可以看作是StarkWare的投资机会。在“基本面分析”一节中，我们看到StarkWare的重点和发展方向在于为用户和第三方提供和以太坊无缝切换的性能体验，为B端平台/第三方构建高性能的基础设施，以让更多的生态加入进来（去中心化合约交易应用dYdX）。这是StarkWare项目带来的机会。

此外，投资方还应看到StarkWare团队的技术实力，作为Stark技术的开发者、白皮书的撰写者，同时参与了Zcash项目的创立等，团队成员的综合实力也是进行投资应的一点。

风险

StarkWare风险在于ZKP技术本身。由于数学工程的复杂性，STARKs距离商业化还有一段时间。另外就其ZKP类型而言，相对于STARK，包括Vitalik Buterin在内的人士从长远角度更看好SNARK。当StarkWare在未来蓬勃发展时，它如何在技术层面实现对用户隐私的绝对保护，这是一个考验。

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http://www.zzvips.com/uploads/allimg/p

https://www.tuoluo.cn/article/detail-10059223.html

http://www.zzvips.com/uploads/allimg/p

https://medium.com/starkware/starknet-goals-and-roadmap-for-2023-fe7b89eead3b

https://starkware.co/stark-math-a-very-short-primer/

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