Starknet総合レポート
過去2年間、ZKの開発速度は期待を大きく上回っています。2つの主要なZKロールアップ、ZkSyncとStarknetは、パフォーマンスとコストの面で重大な進展を遂げました。この記事では、Starknetの技術的な優位性をわかりやすく探求し、ZKプルーフプロセスの説明を簡素化しています。原題『Starknet 万字研報：蓄勢待発，長期主義者の跬步千里』を転送します
Web3の世界における他の騒々しい物語と比較して、ZKトラックは長い間、長大で単調ですが重要な基盤を表してきました。これは、内部関係者が骨折り損の中で努力する一方、外部の人々は暗闇の中にいます。しかし、過去2年間でZKの開発スピードは予想を大きく上回っており、2つの主要なZKロールアップであるZkSyncとStarknetは、パフォーマンスとコストの面で大きな進歩を遂げています。
EIP-4844アップグレードに続いて、ZK RollupはOP Rollupとの競争で地位を強化しています。さらに興奮するのは、かつての競合他社であるStarkWareとPolygon Labsのコラボレーションで、STARKプロトコルをアップグレードし、ZKの能力の最前線を長く表してきたSTARKプロトコルを正式にリリースし、さらにZKプルーフの能力をもたらしました。
昨年の記事を読んでいる場合、L2 サマーが来る？1つの記事でマスター・スタークネットの技術原則とエコシステムそして、興味深いStarknetのZK証明プロセスにさらに踏み込みたいと思っているが、数式や複雑な技術理論によって妨げられている場合は、この記事に従ってZKに関するいくつかの重要な問題を探ってみてください。私たちは、厄介な数学的部分を避けようと努め、この基盤の上で、特に最近の主要な技術的な進展について議論します。
01 Starting with ZK first
ZKは、ゼロ知識証明システムのラベルおよび略語です。目立つトピックとして、ZK証明は謎の伝説のようです-追加情報を明かさずに事実を証明することができます。そのような理想的な目標をどのように達成できるのでしょうか？そのためには、どの学生にも馴染みのある類推を引き合いに出す必要があります。
一般的に、学生が学業の優秀さを証明したい場合、最も簡単な方法は、成績証明書を提出することです。試験システムが効果的で公平であると仮定すれば、Aの総合成績を示す成績証明書は、具体的な学業詳細を明らかにすることなく、学生の学業レベルを保証することができます。
ZK証明のプロセスは非常に類似しています。簡単に言えば、その核となるコンポーネントは2つの部分に分かれています：プルーバーと検証者です。プルーバーは学校の試験システムのようで、学生の学術能力の証拠として成績証明書を生成するための固定されたプロセスに従います。この証拠は次に、検証者（親や企業など）に提示され、成績証明書に基づいて学生の能力を検証するために使用されます。
ここでは、証明プロセスの中で最も難しい部分が証明を生成する証明者です。ZKプルーフでは、このプロセスを算術化と多項式コミットメントの2つの部分に分割することができます。
1.1 算術化
- 算術化とは、複雑な証明問題を代数的問題に変換することです。具体的には、証明したい証拠（証人）を一連の多項式制約（多項式制約）に変換することです。これは、学生の学術能力を試験を通じて一連のスコアに変換する方法と類似しています。
- ウィットネス：ウィットネスは、通常、オフチェーン計算の生データと呼ばれるもので、取引データ、口座状態データ、中間計算結果などが含まれます。取引の妥当性を証明するために使用する非公開データであり、公開したくないデータです。
- 多項式制約：多項式制約。 ZK証明プロセスで行う必要があるのは、複雑な問題を数学的な問題に変換することです。 数学的証明方法の最も重要な部分は、多項式を見つけ、最終的にそれを見つけたことを証明することです。 多項式制約とは、多項式が満たす必要がある条件を指します。
1.2 多項式コミットメント
特定の数学的証明における多項式コミットメントは、算術化ステップで生成されたすべての制約を満たす多項式を見つけたことを証明することを含みます。多項式が有効であれば、数学的証明は成功し、証明したい問題が確立されます。このプロセスは、全ての学生の成績がAであることを保証する加重平均スコアや成績証明書に到達することに似ており、それにより学生の学業優秀性が証明されます。
このアナロジーに疑問を持つかもしれません。現実の生活では、成績証明書はしばしば人間の試験システムの多くの欠陥やコントロールできない要因により、人の学術的能力を正確に反映することができないことがあります。しかし、ZKの世界では、明確な数学と透明性のあるオープンな手続きの助けを借りて、この理想が実現されています。スマートコントラクトやブロックチェーンが公正さと透明性を確保するように、この理想も実現されています。
02 SNARK対STARK
SNARKとSTARKは現在、最も一般的に使用されているZK証明プロトコルの2つであり、それぞれZkSyncとStarknetで使用されている基本プロトコルです。彼らの類似した名前と領域のために、彼らはしばしば比較されます。しかし、それらを比較する前に、歴史的な観点からこれら2つのプロトコルによって構築されたZK証明システムをよりよく理解するために、2つの図を紹介しましょう。
2.1 グロスとSNARK
Jens Grothは、UCLコンピューターサイエンス学科の教授（現在は名誉教授）であり、zkVMに焦点を当てたNexusのチーフサイエンティストを務めています。2009年から、ゼロ知識関連のトピックに関する多数の論文を発表してきました。ZK分野では、しばしばGroth09、Groth10などの論文名を耳にしますが、これらは彼と出版年にちなんで名付けられています。
彼の最も有名な作品の2つは:
[Groth10]「短いペアリングベースの非対話型ゼロ知識証明」という完全な非対話型証明スキームを提案し、SNARKの理論的な先駆と見なされています。
[Groth16]「ペアリングベースの非対話型引数のサイズに関する」という、Groth10に基づいて証明のサイズを合理化し、検証効率を向上させた論文は、今日でも広く使用されています。
Grothの研究を基にして、SNARKが開発され、洗練されました。SNARKは、Succinct Non-interactive Argument of Knowledgeの略で、その強力な使いやすさで知られる簡潔なゼロ知識証明システムであり、仮想通貨分野でのZKの迅速な採用を可能にしています。
2.2 Eli Ben-Sasson with STARK
仮想通貨にSNARKを適用した最初のプロトコルであるZerocashは、後にStarkWareの共同設立者となり、STARKの発明者の一人となったEli Ben-Sassonによって共同設立されました。さらに、Eli Ben-Sassonは、SNARKプロトコルの実装を積極的に推進し、2013年と2014年に論文を発表し、SNARKの構築を提案し、最適化し、その実用性と効率を向上させるために努力しました。これにより、SNARKは広く注目され、活用されるようになりました。
しかし、おそらくSNARKが直面する課題に対する深い理解から、2018年にEli Ben-Sasson氏らは「[BBHR18]拡張可能で透明で、ポスト量子安全な計算的整合性」という論文を発表し、STARK証明システムを提案し、ZK Rollupに対するより包括的な解決策を提供しました。
STARKは、Scalable Transparent Argument of Knowledgeの略であり、大規模な証明において優位性を持ち、信頼される第三者に頼らずに証明プロセス全体で透明性を確保します。また、量子攻撃に対するセキュリティも提供します。
（注：英雄の叙事詩は常に魅力的ですが、1人だけで成し遂げることはありませんので、明確にする必要があります。SNARKまたはSTARKであっても、それは無数の科学者の集合的な努力の結果です。個々の人物を強調するのは、あくまでこのZKの重要な発展史に生き生きとした色彩を添えるためのものです。Grothのような天才でさえ、Aniket Kate、Gregory Zaverucha、Ian Goldbergなど他の研究者の貢献に頼って論文を実現し、STARKを提案した著者たちは皆、将来的にさらに掘り下げることができる高度に熟練した個人です。）
2.3 SNARKとSTARKの比較
では、エリ・ベンサッソンに新たなスタートを切る決断をさせたのは何でしょうか？ SNARKはどんな課題に直面しましたか？
2.3.1 透明性
前の質問に答える前に、別の質問に取り組む必要があるかもしれません: 暗号学の世界で最も高価なものは何ですか？中本哲史の答えは信頼です。
SNARKはこの地雷に偶然出くわします。SNARKが多項式コミットメントを実行する際、証明と検証プロセスのためのキーを生成するために共通参照文字列（CRS）を生成するために信頼されるセットアップが必要となるKZG法を採用します。
卒業証書の例に戻ると、親や企業がA平均を持つ学生の学業の優秀さを判断できる理由は、A、B、C、Dの順で学業能力をランク付けすることに合意しているからです。この基準の下でのみ、A評価に意味があります。
しかし、もし学校の成績評価システムが崩壊し、学業能力のランキングがC、A、B、Dになったらどうなるでしょうか？もともとCの成績を受け取った学生は、誤ってトップパフォーマーと考えられ、優先されるかもしれません。これにより、誤った判断が生じます。
このことから、この共通に合意された標準のセキュリティがいかに重要かがわかります。しかし、法の支配する暗号世界では、この信頼できるセットアップが大きな脆弱性となります。
これを知っているので、なぜSNARKはなおKZG法を使用し続けるのでしょうか？ それは、KZGを使用して得られる証明があまりにも小さいためです。 SNARKの「S」が何を意味するかを覚えていますか？ 簡潔です！ 小さな証明のサイズに対する誘惑はあまりにも大きく、特にイーサリアムのコンスタンティノープルのアップグレードの前には、より小さな証明のサイズがSNARKにとってより実用的で効率的であり、長い間多くのプロジェクトに採用されていました。 したがって、すべてはトレードオフの問題です。
STARKに関しては、Non-Trustedの側面に取り組むために、STARKは多項式のコミットメントにFRI（Fast Reed-Solomon Interactive Oracle Proofs）メソッドを採用しています。
具体的には、FRIメソッドはReed-Solomon符号化を使用して多項式を符号化し、それらをMerkleツリーの形式で保存し、Oracleを介して検証可能性と透明性を実現するために検証者と証明者の間で複数のラウンドの相互作用を容易にします（STARKの"T"）。
（注：ここで言及されている「オラクル」という用語は、Web3の世界で一般的に見られる中央集権化または準中央集権化されたオラクルを指すものではなく、プロトコルのルールに基づいてバリデータとプルーバーによってローカルにシミュレートされた分散型仮想エンティティです。これは対話型プルーフメカニズムの一形態です。）
例として、トランスクリプトの例になぞらえると、STARKシステム内の多項式コミットメントプロセスは、ブロックチェーン上に構築された成績評価システムとして見ることができ、ブロックチェーン技術を通じてシステム全体の公平性と透明性を確保します。
また、STARK証明では、検証者と証明者は共通のランダムビーコンを使用して相互作用プロセスをシミュレートし、最終的にそれを完全な証明にまとめることができ、これによりより使いやすい非対話型証明と非同期性を実現できます。
2.3.2 スケーラビリティ
STARKの進歩は、大規模な複雑な計算問題を扱う際の普遍性と柔軟性、および証明の規模が拡大するにつれて平均証明サイズを減少させる能力にもあり、それによってネットワーク効果が形成されます。これは「S」で表されます。
SNARK が算術化のための R1CS によって表現される回路演算方法を採用し、異なる問題に対して回路の再設計が必要となるのに対し、STARK は AIR（代数中間表現）方法を採用しています。これは異なる状態を状態遷移方程式を介してリンクする普遍的な機械計算方法であり、ほぼあらゆる計算問題を多項式制約のセットに抽象化することが可能です。
さらに、STARKの多項式証明の生成におけるFRIメソッドの使用は、多項式の次数を徐々に減少させる再帰構造を採用しています。これにより、問題の規模の成長よりも証明のサイズの成長がはるかに遅く（対数レベル）なるため、大規模な計算の処理において重要な利点があります。
成績と試験の例に戻ると、算術化プロセスを試験になぞらえると、SNARKとSTARKはそれぞれ従来の紙ベースの試験とコンピューターベースの試験に似ています。
短期間や小規模な学校では、従来の紙による試験の方が安価で迅速ですが、コンピューターを使用した試験はソフトウェアとハードウェアの準備が必要で、高価で煩雑に見えます。
ただし、世界的に規模の大きな試験機関の場合、コンピューターがさまざまな種類やレベルの試験を実施できるため、各試験ごとに教師が問題を作成する必要がなく、膨大な人手を節約できます。長期的には、試験の数が蓄積されるにつれて、ソフトウェアやハードウェアへの投資コストが大幅に低減されます。
2.3.3 量子攻撃への抵抗
「S」と「T」によって表される成果に加えて、STARKは量子耐性ハッシュ関数（Rescueハッシュなどの量子後退安全とされるもの、一方、従来のSHA-256ハッシュ関数は量子コンピューティングにおいて潜在的な弱点を示す可能性があると考えられています）とセキュリティ代数問題（証明者が証明する必要がある複雑な代数問題で、量子コンピューター上でも解くのが難しいと現在は考えられています）を用いて量子攻撃に対する耐性も実現しています。
03nCircle STARK はそこで止まりません
私たちが議論してきたように、SNARKはその迅速な実現可能性により、短期的な解決策として欠かせないことが明らかです。しかし、時間の経過と取引量の増加、計算の複雑さの爆発と共に、人々は暗号分野において信頼が実際に最も高価な贅沢であることにますます気付いています。この認識は、時間と共にSTARKの優越性を強調しています。
このポイントは、業界でも徐々に明らかになってきています。ZkSyncのBoojumバージョンなど、SNARKを使用した主要なアプリケーションは、すでにSNARKからSTARKへの段階的な移行を始めています。また、アジリティで知られるPolygonもSTARKに移行しました。今年のアップグレードされたプルーフシステム、Plonky3は、Polygon LabsとStarkWareによる最新の共同研究であるCircle STARKに基づいています。
Circle STARKは、更新されたSTARKsに基づく新しい世代のZK証明プロトコルを表しています。円形曲線を巧みに導入し、小さな素数体M31を証明システムに成功裏に統合することで、証明効率を大幅に向上させています。
ZK証明システムでは、素体が重要な役割を果たします。素体上の操作を通じて、証明が可能になります。素体の選択は効率とセキュリティのバランスを表します。小さな素体は計算量が少なく、より高い効率を提供します。一方、大きな素体は通常、より高いセキュリティレベルを示し、これがSTARKとSNARKの両方が歴史的に大きな素体を使用してきた理由です。
Circle STARKの革新は、円形曲線と小さな素体M31の組み合わせにあります。これにより、証明効率が向上し、同時に事後量子安全性も確保されます。
StarkWareは最近、Circle STARKに基づく次世代のプルーバーであるStwoをリリースし、オープンソース化しました。Stwoの証明効率は、第一世代のプルーバーであるStoneの100倍になると予想されています。Stwoは、高度なCarioと完全に互換性があり、Stoneプルーバーに基づく現在のStarknetプルーバー（SHARPプルーバー）もStwoの使用に移行します。これにより、Starknetエコシステムの開発者やユーザーは、Stwoによってもたらされるパフォーマンスの向上を直接享受することができます。
Polygonの共同創設者であるBrendan Farmerは、証明生成の高速化に加えて、Circle STARKの適用により、最終的にコストが大幅に削減され、より多くのアプリケーションの証明が展開されると述べました。 Eli Ben-Sassonも楽観的であり、Circle STARKのローンチは重要なマイルストーンと見なすことができ、最も効率的な証明システムが近い将来登場し、継続的な突破と改善に伴うものとなると述べています。
04 Starknetは努力を強化し続け、パフォーマンスを向上させています
上記の分析から、STARK証明システムおよびその最新バージョンであるCircle STARKは、明日の主役であり、未来の星であることが明確にわかります。StarkWareの看板商品であるStarknetは、ZK Rollupの道路上で無限の未来を持っています。
しかし、おそらく進歩の曲がりくねった道のりのせいか、Starknetは長い間論争を乗り越えてきました。その理由は、ユーザーエクスペリエンスとコスト以外の何物でもありません。
幸運なことに、StarkWareの継続的な努力により、これらの問題は徐々に過去のものとなっています。以下では、Starknetの最近の重要なアップグレードと、ロードマップに従ったさらなるアクションについて確認します。
4.1 V0.12
Starknet Alpha v0.12.0、コードネームQuantum Leapは2023年7月にメインネットで稼働を開始しました。この最適化の焦点は、ネットワークのパフォーマンス向上とユーザーエクスペリエンスの強化でした。
スループットとレイテンシは、通常、ネットワークのパフォーマンスを測定する基準として考えられています。ソーターのRust化を最適化し、Cario言語をアップグレードすることで、Starknetのブロック実行時間が大幅に短縮されました。スループットは、バージョンv0.11.0の30,000CSPS（Carioステップ/秒）から220,000CSPSに急増し、大幅なパフォーマンス向上が実現しました。
門前確認を待つ間、平均保留状態が20分に達することが以前はよくあったが、現在は過去のものとなっています。
ユーザーにとって、トランザクションの時間は、レイヤー2の確認後でも約10秒に短縮され、全体的な体験が大幅に向上しました。
このマイルストーンのアップグレードにより、StarknetのTVL（総額ロックされた価値）が1億ドルを成功裏に超え、週間成長率は43％を超えました。
4.2 V0.13
2024年1月に発表されたv0.13.0バージョンでは、ブロックサイズが拡大され、計算コストが50%、データ利用可能性コストが25%削減されました。
バージョンv0.13.1は、予定よりも前倒しでEthereum EIP-4844のサポートを展開しました。その結果、Starknetは、カンクンアップグレード直後数時間でblob機能を有効にし、ユーザー料金を劇的に削減する最初のL2ソリューションとなりました。
今年のこれからの数ヶ月間、ロードマップに従い、v0.13.2ではトランザクションの並列化が導入され、より多くのトランザクションの同時処理が可能になり、ネットワークのスループットが向上し、遅延が低減されます。
V0.13.3は、StarknetソーターにCairo Nativeを統合し、ソーターパフォーマンスをさらに向上させます。この統合により、ネットワーク速度のさらなる加速がもたらされます。
4.3 V0.14およびその後のアップグレード計画
ロードマップによると、大いに期待されているVolitionは、v0.14.0のアップグレードで稼働する予定です。
現在、イーサリアム上のデータ可用性ストレージ（DA）は、スタークネットワーク上のガス手数料の大部分を消費しています。したがって、イーサリアム上のDAストレージを削減することは、コストを下げるために重要です。
Volitionは、開発者がStarknet L2に一部のデータを格納することを選択し、最終的にこのデータの状態ルートをEthereum L1に送信することができるようにします。このアプローチにより、L1上のDAストレージコストが大幅に削減され、手数料の削減の目標がより達成されます。
バージョンv0.14.0も採用する予定です適用的再帰複数のブロックのL1フットプリント（イーサリアム上のStarknetオペレーションをサポートするために必要なデータと計算タスク）を一括処理することを目指しています。このアプローチはコストオーバーヘッドを削減することを目指しています。
現在、各Starknetブロックには専用の証明があり、Ethereum上で固定の運用コストがかかります。その結果、ネットワークはしばしばブロックコストを共有するために十分な取引量を蓄積する必要があります。これにより、不確定なブロック時間と効率的でないブロックコストの利用が生じます。適用的再帰により、検証者は複数のブロックの証明をまとめることができ、ブロック時間を短縮しコストのオーバーヘッドを共有することができます。
さらに、Starknetは、コストをさらに削減するためのより多くのDA圧縮ソリューションを検討します。
05 生態建設
5.1 現状
性能の着実な向上と手数料の持続的な削減により、Starknet上のエコシステムはますます成熟してきました。
インフラ面では、エージェントXやブレイヴォスなどのウォレットプロジェクトは、セルフホスト型スマートウォレットとして機能し、セキュリティを確保するだけでなく、スタークネットのネイティブアカウント抽象化に適応し、Web3の世界へのゲートウェイとしてユーザーに良好なインタラクティブ体験を提供しています。
クロスチェーンブリッジに関しては、ネイティブのStarkGateとOrbiter Finance、MiniBridge、rhino.fiなどのプロジェクトが、クロスチェーンブリッジに焦点を当ててエコシステムに参加しています。
DIDセクターのStarknet.idなどの主導プロジェクトは、ユーザーがStarknetチェーン上で身元証明書やパスポートとしてNFTを作成するのをサポートし、Ethereum上でENSの役割を果たしています。
伝統的なDeFiセクターでは、StarknetもNostra、Ekubo、zkLend、ZKX、Carmine Optionsなどの先進プロジェクトの成長を見ており、DEX、ステーキング、貸出、スマートコントラクト機能などの主要分野を急速に支配しています。これらのDeFiプロジェクトは、製品の革新を目指しています。たとえば、ZKXはゲーム化された相互作用とDAOガバナンスを採用して、独自の自律永続契約取引所を作成しています。一方、Ekuboはシングルトン設計を導入して、すべての流動性プールを1つの契約で管理し、ユーザーの取引摩擦コストを削減しています。mySwapのワンクリック再バランス機能は、重要な市場変動中に一時的な損失を効果的に削減し、エコシステムにより多くの活力を注入しています。
GameFiは、LootエコシステムやRealms、Dope Wars、Influenceなどの主要ブロックチェーンゲームを含む、Starknetによって非常に期待されているセクターです。Starknetのネイティブチームによって開発された物理学ベースの知識ゲームであるTopologyは、Starknet上のブロックチェーンゲームの4大キングの1つとして立ち上がります。
また、SocialFiでは、以前人気のあったfriend.techに類似したxfam.techの台頭が見られ、ソーシャル分野の隙間を埋めることとなりました。
今年初めの$STRKのエアドロップ以来、Starknet上の活動が顕著に増加しています。さらに、zkLend、Ekubo、ZKXなどのエコシステム内のプロジェクトは、$ZEND、$EKUBO、$ZKXのネイティブトークンを相次いでリリースしています。
生態系のリーダーであるNostra Financeは、Starknet上で最初のネイティブUSDステーブルコイン$UNO、および$STRKをステーキングして獲得した$NSTSTRKもローンチしました。
マルチレベルのトークン配布は、間違いなくスタークネットエコシステムに活力をもたらし、今年の前半において、スタークネットエコシステム全体のパフォーマンスは印象的でした。
しかし、レイヤー1とレイヤー2のソリューションの激しい競争の現在の瞬間において、持続的な活力を確保するためには、製品と技術の両方での二重のイノベーションが必要です。これには、公式チームに加えて、開発者コミュニティからの継続的な取り組みも不可欠です。これは、Starknetチームが常に開発者向けに友好的であり、空前の開発者報酬をエアドロップで提供することさえある理由の1つです。
5.2 チャレンジとチョイス
前述のように、STARKは最初から安全な大規模な複雑な証明のために生まれたものであり、同様の方針を追っているStarknetもこの倫理を共有しています。
この壮大で純粋な目標を達成するためには、多くの努力が不可避であり、カイロ言語はその1つです。（注：カイロ言語は、STARK証明システムのためにStarkWareによって設計されたプログラミング言語です。効率的に証明を生成し、オフチェーン計算を最適化し、Solidityの証明の実行の制限に効果的に対処します。）
他のLayer 2ソリューションがスマートコントラクト開発にSolidityを使用しているのとは異なり、Starknetの開発者はネイティブのCairo言語を使用する必要があり、これは開発者の学習曲線と参入障壁を直接的に高めます。
一方、Cairo VM は EVM と互換性がないため、Ethereum 上の多くの成熟したプロジェクトを Starknet に直接移行することはできません。これにより、Starknet は Ethereum Layer 2 ソリューションであるにもかかわらず、大きなエコシステムの利点を享受するのに苦労しています。
現在、Starknet上のdAppsの90%以上がチェーン固有であり、プロジェクト開発コストはかなりのものです。
このジレンマに直面して、Starknetの選択肢はEli Ben-Sassonの記事「@think-integrity/stubborn%2C-or-steadfast">To Stand Still or to Persevere“ at the beginning of the year.
記事は、「虎に乗るのは降り難い」という寓話を引用し、安全を犠牲にして短期的なパフォーマンスを追求することは、疾走する虎に乗るようなものであり、危険がいっぱいであることを示しています。テクノロジーへの真の信者として、彼らは二流のテクノロジーを一流のものと偽って売ることは決してしないでしょう。
Starknetが目指すのは、圧倒的なデータやダークフォレストに耐えることができる真の証明であり、証明への遵守はセキュリティへの遵守と同義です。
To adhere, Starknet has rich developer incentive measures. In addition to community activities such as hackathons, it recently launched the シードグランドプログラム,選択されたチームには、Starknetでのエコシステム開発を支援するために、最大25,000 USDCの非希釈型資金リワードが提供されます。
ゲームセクターに特化した、財団の推進パイロットプログラムスタークネットメインネット上でのガス消費に基づいて、最大20のゲームを資金提供報酬の対象とします。各ゲームには最大100万ドルの報酬が支給されます。
さらに、Ethereumクライアント開発チームであるNethermindは、Starknetとの緊密な戦略的協力を深めており、また発表しています。Starknet Grand Program,合計$1百万の資金報酬を提供しています。各プロジェクトは、Nethermindチームから最大$250,000の資金と技術サポートを受けることができます。
Starknetは、自身とEthereumとの障壁を2つの側面から打破しようとしています。一方で、Nethermindが開発したWarpプロジェクトは、SolidityコードをCairoコードに変換して高水準言語レベルでの互換性を実現することを目指しています。他方で、StarkWareチームのメンバーが開発したKakarot zkEVMソリューションは、CairoでEVM環境をシミュレートし、証明可能なEVMを作成しようとしています。このプロジェクトは現在も開発中です。
5.3 未来
StarkWareの取り組みのおかげで、Cairoの開発者コミュニティは着実に成長しています。活気のある開発者コミュニティがあることで、エコシステムはさらに優れた製品やツールを生み出し、より多くの有能な開発者をCairoコミュニティに引き寄せ、ポジティブなサイクルを形成していくでしょう。
従来のDeFiなどの伝統的な分野で優れた製品が登場することを期待しているだけでなく、Starknetの徐々に実現されるパフォーマンスの向上と計算の整合性の利点を組み合わせると、Starknetで新たな潜在的なトレンド分野が現れ、将来を象徴する可能性がある。
5.3.1 フルオンチェーンゲーム
ブロックチェーンの初期に、完全なオンチェーンゲーム（FOCG）とも呼ばれる無限のゲームのコンセプトが人気を博し、ゲーマーたちの期待を捉えました。
それは、ゲームのルールとデータをブロックチェーン上に完全に保存し、スマートコントラクトに基づいてすべての操作と相互作用を実行することを意味します。このセットアップにより、プレイヤーはゲーム内資産を真に所有し、透明で検証可能なルールを確保し、オープンな経済システムを提供することができ、より自由で公正なゲーム体験を促進します。
しかし、スループット、コスト、およびブロックチェーン上のインタラクションモードなど、初期の制約のため、完全なオンチェーンゲームは長い間大衆採用を達成せずに高尚なビジョンのままでした。
しかし、Starknetのさまざまな側面での継続的な最適化にもかかわらず、それは完全なオンチェーンゲームの育成に適した土壌となる可能性が大きいと言えます。
5.3.1.1 ネイティブアカウント抽象化
Account Abstraction (AA)は、相互作用の向上やWeb2ユーザーがWeb3に移行する際の支援において重要なステップです。
簡単に言えば、それは個人が一般的に使用する従来のEthereum Externally Owned Accounts（EOAs）からスマートコントラクトアカウント（CAs）に移行することを意味します。スマートコントラクトアカウントのプログラム可能性により、操作を簡素化し、ユーザーエクスペリエンスを最適化しながらセキュリティを確保できます。
Starknetの設計は、各アカウントがスマートコントラクトアカウントであるため、システム内でのAAの実装の複雑さを減らすように、最初からネイティブのアカウント抽象化を組み込んでいます。
ネイティブウォレットのdAppsであるAgent XやBraavosは、アカウントの抽象化をサポートしており、ユーザーにWeb2のような体験を提供しています。
ゲームシナリオでは、アカウント抽象化の役割がさらに明確になります。例えば、Briq、Loot Realms、Topologyなどの著名なゲームチームによって開始されたセッションキー機能は、Loot Survivorによって現在利用されています。この機能により、セッションウォレットが可能となり、ユーザーが「攻撃」アクションごとにサインする必要がなくなり、ユーザーエクスペリエンスが大幅に向上します。
5.3.1.2 カイロエコロジーは徐々に改善しています
Starknetの継続的な最適化とパフォーマンスの向上により、多くのゲームコミュニティが手を組んでCairoエコシステムを共に構築しています。インフラの一連の導入により、エコシステムのゲームフレームワークが確立されました。
Dojoは、2023年2月に作成された、Cairoに基づくオンチェーンゲームエンジンであり、現在はコミュニティによって共同で運営および維持されています。ゲームエンジンは、ゲーム開発者に契約、ツール、およびコードライブラリから成る開発フレームワークを提供し、ゲームの基本システムをゼロから構築する必要がなくなり、オンチェーンゲームの開発が容易になります。
（注意：Web2ゲームの2つの最も人気のあるゲームエンジンはUnityとUnreal Engineであり、「Hearthstone」や「Street Fighter」などのゲームが構築されています。Web3ゲームエンジンの開発はまだ初期段階にあります。既存の2つの暗号化されたゲームエンジンは、EVM上に構築されたMUDと、Cairoに基づくDojoです。Dojoは最初の証明可能な暗号化されたゲームエンジンです。）
Cartridgeは、一方で、Dojoに基づいたツールやコードライブラリを提供し、オンチェーンゲームロジック、スケーラブルなアーキテクチャ、シームレスなユーザーアクセス、モジュラーな開発、収益化ソリューションを作成および展開するための開発者向けのプラットフォームであり、他方で、プレイヤーに対してインタラクションプロセスを簡素化し、お気に入りのゲームを見つけて入ることを容易にします。
5.3.1.3 レイヤー3
Starknet、Zk Rollupを使用した汎用Layer2ソリューションとして、優れたセキュリティパフォーマンス、高スループット、大幅なコスト削減だけでなく、特定のニーズに対応するためにLayer3 Appchainsのカスタマイズ開発も提供しています。
ゲーム開発者は、要件に応じてオンチェーン実行環境とコンセンサスメカニズムをカスタマイズおよび最適化し、高性能で低遅延かつコスト効率の良いゲーム専用チェーンを作成することができます。これにより、完全にオンチェーンのゲームに対するさらなる可能性が開かれます。
RealmsとCartridgeは、「Realms World L3」を開発するために協力しました。 このプロジェクトは今年の第3四半期に正式にローンチされる予定です。Starknetの上でRealmsエコシステム全体を実行し、より高速なスピードと低コストを提供し、ユーザーエクスペリエンスをさらに向上させます。
また、Dope Warsは、Layer3ソリューションをリリースし、ガストークンとして$PAPERを使用するためにCartridgeとのコラボレーションを発表しました。
5.3.1.4 サマリー
StarknetのGamefiにおけるパフォーマンスは一般大衆の目には特に顕著ではないかもしれませんが、完全にオンチェーンのゲームに焦点を当てることで、Starknetのエコシステムの友好性、すべてのチェーンゲームに対する明確なミッション、および独自の技術的利点が明らかになり、これらは開発者やプレイヤーの両方に非常に魅力的です。
現在、Cairoエコシステムの構築に向けて、Starknetにおいてゲーム開発者の間で高い熱意が見られます。トッププロジェクトによる協力のおかげで、Dojoなどの主要インフラの構築が進んでいます。
いつか完全にオンチェーンゲームが完全に実現され、ますます多くのゲーム愛好家がWeb3ゲームの世界に参入し、自らのゲーム資産の所有権を真に獲得できるようになる日が来ると信じる理由があります。これらすべてがStarknet上で実現される可能性があるという理由です。
5.3.2 ZKML
AIとブロックチェーン技術の同時爆発により、AI+ブロックチェーンは開発の将来方向として、ゼロ知識機械学習（ZKML）が1つの解決策としてますます注目されています。
従来のMLモデルは、しばしば中央集権的な機関が所有するブラックボックスのようなものです。一般のユーザーは、大手機関の是認を信頼する以外に、使用しているモデルや信頼性のあるデータで訓練されているかどうかを検証することはできません。これが中央集権的な大規模モデルが批判される主な理由の1つです。
分散型のトレーニングと実行のためにモデルを単純にチェーン上に配置することは、ガスコストが高いため実現不可能であり、信頼できない非信頼のオンチェーン環境においてモデルとトレーニングデータの信頼性を保証することができないためです。
そのようなシナリオでは、ZKMLが必要になります。オフチェーンで考え、オンチェーンで行動します。オフチェーンでモデルをトレーニングおよび実行し、ZK技術を使用してチェーンに提出される証明を生成することにより、ZKMLは完璧に先に述べた2つのジレンマ、コストと信頼性に対処します。
さらに、ZKに固有のプライバシー機能のため、ZKMLは財務や医療などの機密性の高い領域でも広い展望を持っています。
StarknetでCairoを使用してZKMLを構築することには固有の利点があります。証明のために開発された言語であるCairoは、優れた計算の整合性を持ち、証明が非常に抽象化されています。開発者は、自分自身で証明の問題を扱う必要がなく、証明のコンポーネントを直接呼び出すことができ、開発プロセスを大幅に簡略化することができます。
さらに、STARKのスケーラビリティの利点を活用することで、大規模な計算データを効率的かつ費用対効果の高い方法で処理し、機械学習に必要な大量のデータをサポートするための重要なネットワーク効果があります。そのため、Starknet上のGiza Techに基づくZKMLは急速に発展しています。
GizaはStarknet上のZKMLミドルウェアプラットフォームであり、Orion開発フレームワークを提供し、開発者が馴染みのあるフレームワーク（PyTorch、TensorFlowなど）を使用してモデルトレーニングを行い、Starknet上で簡単に展開することができます。
さらに、Gizaは、ZKMLとマルチチェーンの動作を組み合わせたエージェントフレームワークであるAgentsを導入しました。開発者は、ZKMLに基づいたオンチェーンAIエージェントを作成し、スマートコントラクトとやり取りし、事前定義されたルールに基づいて意思決定を行うことができます。
現在、ギザは複数のプロジェクトに適用されています。たとえば、ソーシャルネットワークでは、偽のユーザーを検出するためのソーシャルグラフ分析においてCircles Networkと協力しています。DeFiでは、Yearn Financeと協力して、ZKMLに基づいたインテリジェントな投資戦略やリスク管理ソリューションを提供しています。
Starknet Seed Grand Programに最新に追加されたML Villageは、Gizaを使用して決定論を導入し、ブロックチェーンゲームにZKMLを導入しています。その広範な応用展望を示しています。
06 結論
最新のStarknet公式チームの発表によると、2024年までにガス手数料が$0.01未満に低減され、一秒あたり数百の取引(TPS)が実現される見込みで、最も高いTPSを持つLayer2となります。
Starknetにとって、この目標は野心的に思えないかもしれません。なぜなら、StarkWareのStarknetに対するビジョンは、単なるLayer 2ソリューションにとどまらず、製品や市場選択の観点から見て、StarknetはEVMの利点と制約を放棄してソラナに似ているため、ゼロから構築されています。
ただし、Solanaとは異なり、分散化に欠陥があるStarknetは、Ethereum Layer 2とZKの組み合わせにより、Ethereumの極端な分散化を継承しつつ、拡張性とセキュリティを確保しています。これにより、不可能な三角形を可能にしています。
これは、私たちが以前に言及したように、長期主義を守る実践であり、近い未来を犠牲にして遠い未来に進む旅です。我々は、スタークネットが将来さらに活力を発揮するのを楽しみにしています。
免責事項：
- この記事は[から転載されていますミラー]. オリジナルタイトルを転送します。『Starknet 万字研報：蓄積待発，長期主義者の一歩千里』。すべての著作権はオリジナルの著者[Biteyeコア貢献者Anci]に帰属します。. もしこの転載に異議がある場合は、お問い合わせください。Gate Learnチームに任せて、迅速に対応してもらいます。
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流動性ファーミングとは何ですか?
Starknet総合レポート
01 ZK最初から始める
02 SNARK vs STARK
03nCircle STARK はそこで止まりません
04 Starknetは、パフォーマンスを向上させるために努力を続けています
05 生態建設
06 結論
原題『Starknet 万字研報：蓄勢待発，長期主義者の跬步千里』を転送します
Web3の世界における他の騒々しい物語と比較して、ZKトラックは長い間、長大で単調ですが重要な基盤を表してきました。これは、内部関係者が骨折り損の中で努力する一方、外部の人々は暗闇の中にいます。しかし、過去2年間でZKの開発スピードは予想を大きく上回っており、2つの主要なZKロールアップであるZkSyncとStarknetは、パフォーマンスとコストの面で大きな進歩を遂げています。
EIP-4844アップグレードに続いて、ZK RollupはOP Rollupとの競争で地位を強化しています。さらに興奮するのは、かつての競合他社であるStarkWareとPolygon Labsのコラボレーションで、STARKプロトコルをアップグレードし、ZKの能力の最前線を長く表してきたSTARKプロトコルを正式にリリースし、さらにZKプルーフの能力をもたらしました。
昨年の記事を読んでいる場合、L2 サマーが来る？1つの記事でマスター・スタークネットの技術原則とエコシステムそして、興味深いStarknetのZK証明プロセスにさらに踏み込みたいと思っているが、数式や複雑な技術理論によって妨げられている場合は、この記事に従ってZKに関するいくつかの重要な問題を探ってみてください。私たちは、厄介な数学的部分を避けようと努め、この基盤の上で、特に最近の主要な技術的な進展について議論します。
01 Starting with ZK first
ZKは、ゼロ知識証明システムのラベルおよび略語です。目立つトピックとして、ZK証明は謎の伝説のようです-追加情報を明かさずに事実を証明することができます。そのような理想的な目標をどのように達成できるのでしょうか？そのためには、どの学生にも馴染みのある類推を引き合いに出す必要があります。
一般的に、学生が学業の優秀さを証明したい場合、最も簡単な方法は、成績証明書を提出することです。試験システムが効果的で公平であると仮定すれば、Aの総合成績を示す成績証明書は、具体的な学業詳細を明らかにすることなく、学生の学業レベルを保証することができます。
ZK証明のプロセスは非常に類似しています。簡単に言えば、その核となるコンポーネントは2つの部分に分かれています：プルーバーと検証者です。プルーバーは学校の試験システムのようで、学生の学術能力の証拠として成績証明書を生成するための固定されたプロセスに従います。この証拠は次に、検証者（親や企業など）に提示され、成績証明書に基づいて学生の能力を検証するために使用されます。
ここでは、証明プロセスの中で最も難しい部分が証明を生成する証明者です。ZKプルーフでは、このプロセスを算術化と多項式コミットメントの2つの部分に分割することができます。
1.1 算術化
- 算術化とは、複雑な証明問題を代数的問題に変換することです。具体的には、証明したい証拠（証人）を一連の多項式制約（多項式制約）に変換することです。これは、学生の学術能力を試験を通じて一連のスコアに変換する方法と類似しています。
- ウィットネス：ウィットネスは、通常、オフチェーン計算の生データと呼ばれるもので、取引データ、口座状態データ、中間計算結果などが含まれます。取引の妥当性を証明するために使用する非公開データであり、公開したくないデータです。
- 多項式制約：多項式制約。 ZK証明プロセスで行う必要があるのは、複雑な問題を数学的な問題に変換することです。 数学的証明方法の最も重要な部分は、多項式を見つけ、最終的にそれを見つけたことを証明することです。 多項式制約とは、多項式が満たす必要がある条件を指します。
1.2 多項式コミットメント
特定の数学的証明における多項式コミットメントは、算術化ステップで生成されたすべての制約を満たす多項式を見つけたことを証明することを含みます。多項式が有効であれば、数学的証明は成功し、証明したい問題が確立されます。このプロセスは、全ての学生の成績がAであることを保証する加重平均スコアや成績証明書に到達することに似ており、それにより学生の学業優秀性が証明されます。
このアナロジーに疑問を持つかもしれません。現実の生活では、成績証明書はしばしば人間の試験システムの多くの欠陥やコントロールできない要因により、人の学術的能力を正確に反映することができないことがあります。しかし、ZKの世界では、明確な数学と透明性のあるオープンな手続きの助けを借りて、この理想が実現されています。スマートコントラクトやブロックチェーンが公正さと透明性を確保するように、この理想も実現されています。
02 SNARK対STARK
SNARKとSTARKは現在、最も一般的に使用されているZK証明プロトコルの2つであり、それぞれZkSyncとStarknetで使用されている基本プロトコルです。彼らの類似した名前と領域のために、彼らはしばしば比較されます。しかし、それらを比較する前に、歴史的な観点からこれら2つのプロトコルによって構築されたZK証明システムをよりよく理解するために、2つの図を紹介しましょう。
2.1 グロスとSNARK
Jens Grothは、UCLコンピューターサイエンス学科の教授（現在は名誉教授）であり、zkVMに焦点を当てたNexusのチーフサイエンティストを務めています。2009年から、ゼロ知識関連のトピックに関する多数の論文を発表してきました。ZK分野では、しばしばGroth09、Groth10などの論文名を耳にしますが、これらは彼と出版年にちなんで名付けられています。
彼の最も有名な作品の2つは:
[Groth10]「短いペアリングベースの非対話型ゼロ知識証明」という完全な非対話型証明スキームを提案し、SNARKの理論的な先駆と見なされています。
[Groth16]「ペアリングベースの非対話型引数のサイズに関する」という、Groth10に基づいて証明のサイズを合理化し、検証効率を向上させた論文は、今日でも広く使用されています。
Grothの研究を基にして、SNARKが開発され、洗練されました。SNARKは、Succinct Non-interactive Argument of Knowledgeの略で、その強力な使いやすさで知られる簡潔なゼロ知識証明システムであり、仮想通貨分野でのZKの迅速な採用を可能にしています。
2.2 Eli Ben-Sasson with STARK
仮想通貨にSNARKを適用した最初のプロトコルであるZerocashは、後にStarkWareの共同設立者となり、STARKの発明者の一人となったEli Ben-Sassonによって共同設立されました。さらに、Eli Ben-Sassonは、SNARKプロトコルの実装を積極的に推進し、2013年と2014年に論文を発表し、SNARKの構築を提案し、最適化し、その実用性と効率を向上させるために努力しました。これにより、SNARKは広く注目され、活用されるようになりました。
しかし、おそらくSNARKが直面する課題に対する深い理解から、2018年にEli Ben-Sasson氏らは「[BBHR18]拡張可能で透明で、ポスト量子安全な計算的整合性」という論文を発表し、STARK証明システムを提案し、ZK Rollupに対するより包括的な解決策を提供しました。
STARKは、Scalable Transparent Argument of Knowledgeの略であり、大規模な証明において優位性を持ち、信頼される第三者に頼らずに証明プロセス全体で透明性を確保します。また、量子攻撃に対するセキュリティも提供します。
（注：英雄の叙事詩は常に魅力的ですが、1人だけで成し遂げることはありませんので、明確にする必要があります。SNARKまたはSTARKであっても、それは無数の科学者の集合的な努力の結果です。個々の人物を強調するのは、あくまでこのZKの重要な発展史に生き生きとした色彩を添えるためのものです。Grothのような天才でさえ、Aniket Kate、Gregory Zaverucha、Ian Goldbergなど他の研究者の貢献に頼って論文を実現し、STARKを提案した著者たちは皆、将来的にさらに掘り下げることができる高度に熟練した個人です。）
2.3 SNARKとSTARKの比較
では、エリ・ベンサッソンに新たなスタートを切る決断をさせたのは何でしょうか？ SNARKはどんな課題に直面しましたか？
2.3.1 透明性
前の質問に答える前に、別の質問に取り組む必要があるかもしれません: 暗号学の世界で最も高価なものは何ですか？中本哲史の答えは信頼です。
SNARKはこの地雷に偶然出くわします。SNARKが多項式コミットメントを実行する際、証明と検証プロセスのためのキーを生成するために共通参照文字列（CRS）を生成するために信頼されるセットアップが必要となるKZG法を採用します。
卒業証書の例に戻ると、親や企業がA平均を持つ学生の学業の優秀さを判断できる理由は、A、B、C、Dの順で学業能力をランク付けすることに合意しているからです。この基準の下でのみ、A評価に意味があります。
しかし、もし学校の成績評価システムが崩壊し、学業能力のランキングがC、A、B、Dになったらどうなるでしょうか？もともとCの成績を受け取った学生は、誤ってトップパフォーマーと考えられ、優先されるかもしれません。これにより、誤った判断が生じます。
このことから、この共通に合意された標準のセキュリティがいかに重要かがわかります。しかし、法の支配する暗号世界では、この信頼できるセットアップが大きな脆弱性となります。
これを知っているので、なぜSNARKはなおKZG法を使用し続けるのでしょうか？ それは、KZGを使用して得られる証明があまりにも小さいためです。 SNARKの「S」が何を意味するかを覚えていますか？ 簡潔です！ 小さな証明のサイズに対する誘惑はあまりにも大きく、特にイーサリアムのコンスタンティノープルのアップグレードの前には、より小さな証明のサイズがSNARKにとってより実用的で効率的であり、長い間多くのプロジェクトに採用されていました。 したがって、すべてはトレードオフの問題です。
STARKに関しては、Non-Trustedの側面に取り組むために、STARKは多項式のコミットメントにFRI（Fast Reed-Solomon Interactive Oracle Proofs）メソッドを採用しています。
具体的には、FRIメソッドはReed-Solomon符号化を使用して多項式を符号化し、それらをMerkleツリーの形式で保存し、Oracleを介して検証可能性と透明性を実現するために検証者と証明者の間で複数のラウンドの相互作用を容易にします（STARKの"T"）。
（注：ここで言及されている「オラクル」という用語は、Web3の世界で一般的に見られる中央集権化または準中央集権化されたオラクルを指すものではなく、プロトコルのルールに基づいてバリデータとプルーバーによってローカルにシミュレートされた分散型仮想エンティティです。これは対話型プルーフメカニズムの一形態です。）
例として、トランスクリプトの例になぞらえると、STARKシステム内の多項式コミットメントプロセスは、ブロックチェーン上に構築された成績評価システムとして見ることができ、ブロックチェーン技術を通じてシステム全体の公平性と透明性を確保します。
また、STARK証明では、検証者と証明者は共通のランダムビーコンを使用して相互作用プロセスをシミュレートし、最終的にそれを完全な証明にまとめることができ、これによりより使いやすい非対話型証明と非同期性を実現できます。
2.3.2 スケーラビリティ
STARKの進歩は、大規模な複雑な計算問題を扱う際の普遍性と柔軟性、および証明の規模が拡大するにつれて平均証明サイズを減少させる能力にもあり、それによってネットワーク効果が形成されます。これは「S」で表されます。
SNARK が算術化のための R1CS によって表現される回路演算方法を採用し、異なる問題に対して回路の再設計が必要となるのに対し、STARK は AIR（代数中間表現）方法を採用しています。これは異なる状態を状態遷移方程式を介してリンクする普遍的な機械計算方法であり、ほぼあらゆる計算問題を多項式制約のセットに抽象化することが可能です。
さらに、STARKの多項式証明の生成におけるFRIメソッドの使用は、多項式の次数を徐々に減少させる再帰構造を採用しています。これにより、問題の規模の成長よりも証明のサイズの成長がはるかに遅く（対数レベル）なるため、大規模な計算の処理において重要な利点があります。
成績と試験の例に戻ると、算術化プロセスを試験になぞらえると、SNARKとSTARKはそれぞれ従来の紙ベースの試験とコンピューターベースの試験に似ています。
短期間や小規模な学校では、従来の紙による試験の方が安価で迅速ですが、コンピューターを使用した試験はソフトウェアとハードウェアの準備が必要で、高価で煩雑に見えます。
ただし、世界的に規模の大きな試験機関の場合、コンピューターがさまざまな種類やレベルの試験を実施できるため、各試験ごとに教師が問題を作成する必要がなく、膨大な人手を節約できます。長期的には、試験の数が蓄積されるにつれて、ソフトウェアやハードウェアへの投資コストが大幅に低減されます。
2.3.3 量子攻撃への抵抗
「S」と「T」によって表される成果に加えて、STARKは量子耐性ハッシュ関数（Rescueハッシュなどの量子後退安全とされるもの、一方、従来のSHA-256ハッシュ関数は量子コンピューティングにおいて潜在的な弱点を示す可能性があると考えられています）とセキュリティ代数問題（証明者が証明する必要がある複雑な代数問題で、量子コンピューター上でも解くのが難しいと現在は考えられています）を用いて量子攻撃に対する耐性も実現しています。
03nCircle STARK はそこで止まりません
私たちが議論してきたように、SNARKはその迅速な実現可能性により、短期的な解決策として欠かせないことが明らかです。しかし、時間の経過と取引量の増加、計算の複雑さの爆発と共に、人々は暗号分野において信頼が実際に最も高価な贅沢であることにますます気付いています。この認識は、時間と共にSTARKの優越性を強調しています。
このポイントは、業界でも徐々に明らかになってきています。ZkSyncのBoojumバージョンなど、SNARKを使用した主要なアプリケーションは、すでにSNARKからSTARKへの段階的な移行を始めています。また、アジリティで知られるPolygonもSTARKに移行しました。今年のアップグレードされたプルーフシステム、Plonky3は、Polygon LabsとStarkWareによる最新の共同研究であるCircle STARKに基づいています。
Circle STARKは、更新されたSTARKsに基づく新しい世代のZK証明プロトコルを表しています。円形曲線を巧みに導入し、小さな素数体M31を証明システムに成功裏に統合することで、証明効率を大幅に向上させています。
ZK証明システムでは、素体が重要な役割を果たします。素体上の操作を通じて、証明が可能になります。素体の選択は効率とセキュリティのバランスを表します。小さな素体は計算量が少なく、より高い効率を提供します。一方、大きな素体は通常、より高いセキュリティレベルを示し、これがSTARKとSNARKの両方が歴史的に大きな素体を使用してきた理由です。
Circle STARKの革新は、円形曲線と小さな素体M31の組み合わせにあります。これにより、証明効率が向上し、同時に事後量子安全性も確保されます。
StarkWareは最近、Circle STARKに基づく次世代のプルーバーであるStwoをリリースし、オープンソース化しました。Stwoの証明効率は、第一世代のプルーバーであるStoneの100倍になると予想されています。Stwoは、高度なCarioと完全に互換性があり、Stoneプルーバーに基づく現在のStarknetプルーバー（SHARPプルーバー）もStwoの使用に移行します。これにより、Starknetエコシステムの開発者やユーザーは、Stwoによってもたらされるパフォーマンスの向上を直接享受することができます。
Polygonの共同創設者であるBrendan Farmerは、証明生成の高速化に加えて、Circle STARKの適用により、最終的にコストが大幅に削減され、より多くのアプリケーションの証明が展開されると述べました。 Eli Ben-Sassonも楽観的であり、Circle STARKのローンチは重要なマイルストーンと見なすことができ、最も効率的な証明システムが近い将来登場し、継続的な突破と改善に伴うものとなると述べています。
04 Starknetは努力を強化し続け、パフォーマンスを向上させています
上記の分析から、STARK証明システムおよびその最新バージョンであるCircle STARKは、明日の主役であり、未来の星であることが明確にわかります。StarkWareの看板商品であるStarknetは、ZK Rollupの道路上で無限の未来を持っています。
しかし、おそらく進歩の曲がりくねった道のりのせいか、Starknetは長い間論争を乗り越えてきました。その理由は、ユーザーエクスペリエンスとコスト以外の何物でもありません。
幸運なことに、StarkWareの継続的な努力により、これらの問題は徐々に過去のものとなっています。以下では、Starknetの最近の重要なアップグレードと、ロードマップに従ったさらなるアクションについて確認します。
4.1 V0.12
Starknet Alpha v0.12.0、コードネームQuantum Leapは2023年7月にメインネットで稼働を開始しました。この最適化の焦点は、ネットワークのパフォーマンス向上とユーザーエクスペリエンスの強化でした。
スループットとレイテンシは、通常、ネットワークのパフォーマンスを測定する基準として考えられています。ソーターのRust化を最適化し、Cario言語をアップグレードすることで、Starknetのブロック実行時間が大幅に短縮されました。スループットは、バージョンv0.11.0の30,000CSPS（Carioステップ/秒）から220,000CSPSに急増し、大幅なパフォーマンス向上が実現しました。
門前確認を待つ間、平均保留状態が20分に達することが以前はよくあったが、現在は過去のものとなっています。
ユーザーにとって、トランザクションの時間は、レイヤー2の確認後でも約10秒に短縮され、全体的な体験が大幅に向上しました。
このマイルストーンのアップグレードにより、StarknetのTVL（総額ロックされた価値）が1億ドルを成功裏に超え、週間成長率は43％を超えました。
4.2 V0.13
2024年1月に発表されたv0.13.0バージョンでは、ブロックサイズが拡大され、計算コストが50%、データ利用可能性コストが25%削減されました。
バージョンv0.13.1は、予定よりも前倒しでEthereum EIP-4844のサポートを展開しました。その結果、Starknetは、カンクンアップグレード直後数時間でblob機能を有効にし、ユーザー料金を劇的に削減する最初のL2ソリューションとなりました。
今年のこれからの数ヶ月間、ロードマップに従い、v0.13.2ではトランザクションの並列化が導入され、より多くのトランザクションの同時処理が可能になり、ネットワークのスループットが向上し、遅延が低減されます。
V0.13.3は、StarknetソーターにCairo Nativeを統合し、ソーターパフォーマンスをさらに向上させます。この統合により、ネットワーク速度のさらなる加速がもたらされます。
4.3 V0.14およびその後のアップグレード計画
ロードマップによると、大いに期待されているVolitionは、v0.14.0のアップグレードで稼働する予定です。
現在、イーサリアム上のデータ可用性ストレージ（DA）は、スタークネットワーク上のガス手数料の大部分を消費しています。したがって、イーサリアム上のDAストレージを削減することは、コストを下げるために重要です。
Volitionは、開発者がStarknet L2に一部のデータを格納することを選択し、最終的にこのデータの状態ルートをEthereum L1に送信することができるようにします。このアプローチにより、L1上のDAストレージコストが大幅に削減され、手数料の削減の目標がより達成されます。
バージョンv0.14.0も採用する予定です適用的再帰複数のブロックのL1フットプリント（イーサリアム上のStarknetオペレーションをサポートするために必要なデータと計算タスク）を一括処理することを目指しています。このアプローチはコストオーバーヘッドを削減することを目指しています。
現在、各Starknetブロックには専用の証明があり、Ethereum上で固定の運用コストがかかります。その結果、ネットワークはしばしばブロックコストを共有するために十分な取引量を蓄積する必要があります。これにより、不確定なブロック時間と効率的でないブロックコストの利用が生じます。適用的再帰により、検証者は複数のブロックの証明をまとめることができ、ブロック時間を短縮しコストのオーバーヘッドを共有することができます。
さらに、Starknetは、コストをさらに削減するためのより多くのDA圧縮ソリューションを検討します。
05 生態建設
5.1 現状
性能の着実な向上と手数料の持続的な削減により、Starknet上のエコシステムはますます成熟してきました。
インフラ面では、エージェントXやブレイヴォスなどのウォレットプロジェクトは、セルフホスト型スマートウォレットとして機能し、セキュリティを確保するだけでなく、スタークネットのネイティブアカウント抽象化に適応し、Web3の世界へのゲートウェイとしてユーザーに良好なインタラクティブ体験を提供しています。
クロスチェーンブリッジに関しては、ネイティブのStarkGateとOrbiter Finance、MiniBridge、rhino.fiなどのプロジェクトが、クロスチェーンブリッジに焦点を当ててエコシステムに参加しています。
DIDセクターのStarknet.idなどの主導プロジェクトは、ユーザーがStarknetチェーン上で身元証明書やパスポートとしてNFTを作成するのをサポートし、Ethereum上でENSの役割を果たしています。
伝統的なDeFiセクターでは、StarknetもNostra、Ekubo、zkLend、ZKX、Carmine Optionsなどの先進プロジェクトの成長を見ており、DEX、ステーキング、貸出、スマートコントラクト機能などの主要分野を急速に支配しています。これらのDeFiプロジェクトは、製品の革新を目指しています。たとえば、ZKXはゲーム化された相互作用とDAOガバナンスを採用して、独自の自律永続契約取引所を作成しています。一方、Ekuboはシングルトン設計を導入して、すべての流動性プールを1つの契約で管理し、ユーザーの取引摩擦コストを削減しています。mySwapのワンクリック再バランス機能は、重要な市場変動中に一時的な損失を効果的に削減し、エコシステムにより多くの活力を注入しています。
GameFiは、LootエコシステムやRealms、Dope Wars、Influenceなどの主要ブロックチェーンゲームを含む、Starknetによって非常に期待されているセクターです。Starknetのネイティブチームによって開発された物理学ベースの知識ゲームであるTopologyは、Starknet上のブロックチェーンゲームの4大キングの1つとして立ち上がります。
また、SocialFiでは、以前人気のあったfriend.techに類似したxfam.techの台頭が見られ、ソーシャル分野の隙間を埋めることとなりました。
今年初めの$STRKのエアドロップ以来、Starknet上の活動が顕著に増加しています。さらに、zkLend、Ekubo、ZKXなどのエコシステム内のプロジェクトは、$ZEND、$EKUBO、$ZKXのネイティブトークンを相次いでリリースしています。
生態系のリーダーであるNostra Financeは、Starknet上で最初のネイティブUSDステーブルコイン$UNO、および$STRKをステーキングして獲得した$NSTSTRKもローンチしました。
マルチレベルのトークン配布は、間違いなくスタークネットエコシステムに活力をもたらし、今年の前半において、スタークネットエコシステム全体のパフォーマンスは印象的でした。
しかし、レイヤー1とレイヤー2のソリューションの激しい競争の現在の瞬間において、持続的な活力を確保するためには、製品と技術の両方での二重のイノベーションが必要です。これには、公式チームに加えて、開発者コミュニティからの継続的な取り組みも不可欠です。これは、Starknetチームが常に開発者向けに友好的であり、空前の開発者報酬をエアドロップで提供することさえある理由の1つです。
5.2 チャレンジとチョイス
前述のように、STARKは最初から安全な大規模な複雑な証明のために生まれたものであり、同様の方針を追っているStarknetもこの倫理を共有しています。
この壮大で純粋な目標を達成するためには、多くの努力が不可避であり、カイロ言語はその1つです。（注：カイロ言語は、STARK証明システムのためにStarkWareによって設計されたプログラミング言語です。効率的に証明を生成し、オフチェーン計算を最適化し、Solidityの証明の実行の制限に効果的に対処します。）
他のLayer 2ソリューションがスマートコントラクト開発にSolidityを使用しているのとは異なり、Starknetの開発者はネイティブのCairo言語を使用する必要があり、これは開発者の学習曲線と参入障壁を直接的に高めます。
一方、Cairo VM は EVM と互換性がないため、Ethereum 上の多くの成熟したプロジェクトを Starknet に直接移行することはできません。これにより、Starknet は Ethereum Layer 2 ソリューションであるにもかかわらず、大きなエコシステムの利点を享受するのに苦労しています。
現在、Starknet上のdAppsの90%以上がチェーン固有であり、プロジェクト開発コストはかなりのものです。
このジレンマに直面して、Starknetの選択肢はEli Ben-Sassonの記事「@think-integrity/stubborn%2C-or-steadfast">To Stand Still or to Persevere“ at the beginning of the year.
記事は、「虎に乗るのは降り難い」という寓話を引用し、安全を犠牲にして短期的なパフォーマンスを追求することは、疾走する虎に乗るようなものであり、危険がいっぱいであることを示しています。テクノロジーへの真の信者として、彼らは二流のテクノロジーを一流のものと偽って売ることは決してしないでしょう。
Starknetが目指すのは、圧倒的なデータやダークフォレストに耐えることができる真の証明であり、証明への遵守はセキュリティへの遵守と同義です。
To adhere, Starknet has rich developer incentive measures. In addition to community activities such as hackathons, it recently launched the シードグランドプログラム,選択されたチームには、Starknetでのエコシステム開発を支援するために、最大25,000 USDCの非希釈型資金リワードが提供されます。
ゲームセクターに特化した、財団の推進パイロットプログラムスタークネットメインネット上でのガス消費に基づいて、最大20のゲームを資金提供報酬の対象とします。各ゲームには最大100万ドルの報酬が支給されます。
さらに、Ethereumクライアント開発チームであるNethermindは、Starknetとの緊密な戦略的協力を深めており、また発表しています。Starknet Grand Program,合計$1百万の資金報酬を提供しています。各プロジェクトは、Nethermindチームから最大$250,000の資金と技術サポートを受けることができます。
Starknetは、自身とEthereumとの障壁を2つの側面から打破しようとしています。一方で、Nethermindが開発したWarpプロジェクトは、SolidityコードをCairoコードに変換して高水準言語レベルでの互換性を実現することを目指しています。他方で、StarkWareチームのメンバーが開発したKakarot zkEVMソリューションは、CairoでEVM環境をシミュレートし、証明可能なEVMを作成しようとしています。このプロジェクトは現在も開発中です。
5.3 未来
StarkWareの取り組みのおかげで、Cairoの開発者コミュニティは着実に成長しています。活気のある開発者コミュニティがあることで、エコシステムはさらに優れた製品やツールを生み出し、より多くの有能な開発者をCairoコミュニティに引き寄せ、ポジティブなサイクルを形成していくでしょう。
従来のDeFiなどの伝統的な分野で優れた製品が登場することを期待しているだけでなく、Starknetの徐々に実現されるパフォーマンスの向上と計算の整合性の利点を組み合わせると、Starknetで新たな潜在的なトレンド分野が現れ、将来を象徴する可能性がある。
5.3.1 フルオンチェーンゲーム
ブロックチェーンの初期に、完全なオンチェーンゲーム（FOCG）とも呼ばれる無限のゲームのコンセプトが人気を博し、ゲーマーたちの期待を捉えました。
それは、ゲームのルールとデータをブロックチェーン上に完全に保存し、スマートコントラクトに基づいてすべての操作と相互作用を実行することを意味します。このセットアップにより、プレイヤーはゲーム内資産を真に所有し、透明で検証可能なルールを確保し、オープンな経済システムを提供することができ、より自由で公正なゲーム体験を促進します。
しかし、スループット、コスト、およびブロックチェーン上のインタラクションモードなど、初期の制約のため、完全なオンチェーンゲームは長い間大衆採用を達成せずに高尚なビジョンのままでした。
しかし、Starknetのさまざまな側面での継続的な最適化にもかかわらず、それは完全なオンチェーンゲームの育成に適した土壌となる可能性が大きいと言えます。
5.3.1.1 ネイティブアカウント抽象化
Account Abstraction (AA)は、相互作用の向上やWeb2ユーザーがWeb3に移行する際の支援において重要なステップです。
簡単に言えば、それは個人が一般的に使用する従来のEthereum Externally Owned Accounts（EOAs）からスマートコントラクトアカウント（CAs）に移行することを意味します。スマートコントラクトアカウントのプログラム可能性により、操作を簡素化し、ユーザーエクスペリエンスを最適化しながらセキュリティを確保できます。
Starknetの設計は、各アカウントがスマートコントラクトアカウントであるため、システム内でのAAの実装の複雑さを減らすように、最初からネイティブのアカウント抽象化を組み込んでいます。
ネイティブウォレットのdAppsであるAgent XやBraavosは、アカウントの抽象化をサポートしており、ユーザーにWeb2のような体験を提供しています。
ゲームシナリオでは、アカウント抽象化の役割がさらに明確になります。例えば、Briq、Loot Realms、Topologyなどの著名なゲームチームによって開始されたセッションキー機能は、Loot Survivorによって現在利用されています。この機能により、セッションウォレットが可能となり、ユーザーが「攻撃」アクションごとにサインする必要がなくなり、ユーザーエクスペリエンスが大幅に向上します。
5.3.1.2 カイロエコロジーは徐々に改善しています
Starknetの継続的な最適化とパフォーマンスの向上により、多くのゲームコミュニティが手を組んでCairoエコシステムを共に構築しています。インフラの一連の導入により、エコシステムのゲームフレームワークが確立されました。
Dojoは、2023年2月に作成された、Cairoに基づくオンチェーンゲームエンジンであり、現在はコミュニティによって共同で運営および維持されています。ゲームエンジンは、ゲーム開発者に契約、ツール、およびコードライブラリから成る開発フレームワークを提供し、ゲームの基本システムをゼロから構築する必要がなくなり、オンチェーンゲームの開発が容易になります。
（注意：Web2ゲームの2つの最も人気のあるゲームエンジンはUnityとUnreal Engineであり、「Hearthstone」や「Street Fighter」などのゲームが構築されています。Web3ゲームエンジンの開発はまだ初期段階にあります。既存の2つの暗号化されたゲームエンジンは、EVM上に構築されたMUDと、Cairoに基づくDojoです。Dojoは最初の証明可能な暗号化されたゲームエンジンです。）
Cartridgeは、一方で、Dojoに基づいたツールやコードライブラリを提供し、オンチェーンゲームロジック、スケーラブルなアーキテクチャ、シームレスなユーザーアクセス、モジュラーな開発、収益化ソリューションを作成および展開するための開発者向けのプラットフォームであり、他方で、プレイヤーに対してインタラクションプロセスを簡素化し、お気に入りのゲームを見つけて入ることを容易にします。
5.3.1.3 レイヤー3
Starknet、Zk Rollupを使用した汎用Layer2ソリューションとして、優れたセキュリティパフォーマンス、高スループット、大幅なコスト削減だけでなく、特定のニーズに対応するためにLayer3 Appchainsのカスタマイズ開発も提供しています。
ゲーム開発者は、要件に応じてオンチェーン実行環境とコンセンサスメカニズムをカスタマイズおよび最適化し、高性能で低遅延かつコスト効率の良いゲーム専用チェーンを作成することができます。これにより、完全にオンチェーンのゲームに対するさらなる可能性が開かれます。
RealmsとCartridgeは、「Realms World L3」を開発するために協力しました。 このプロジェクトは今年の第3四半期に正式にローンチされる予定です。Starknetの上でRealmsエコシステム全体を実行し、より高速なスピードと低コストを提供し、ユーザーエクスペリエンスをさらに向上させます。
また、Dope Warsは、Layer3ソリューションをリリースし、ガストークンとして$PAPERを使用するためにCartridgeとのコラボレーションを発表しました。
5.3.1.4 サマリー
StarknetのGamefiにおけるパフォーマンスは一般大衆の目には特に顕著ではないかもしれませんが、完全にオンチェーンのゲームに焦点を当てることで、Starknetのエコシステムの友好性、すべてのチェーンゲームに対する明確なミッション、および独自の技術的利点が明らかになり、これらは開発者やプレイヤーの両方に非常に魅力的です。
現在、Cairoエコシステムの構築に向けて、Starknetにおいてゲーム開発者の間で高い熱意が見られます。トッププロジェクトによる協力のおかげで、Dojoなどの主要インフラの構築が進んでいます。
いつか完全にオンチェーンゲームが完全に実現され、ますます多くのゲーム愛好家がWeb3ゲームの世界に参入し、自らのゲーム資産の所有権を真に獲得できるようになる日が来ると信じる理由があります。これらすべてがStarknet上で実現される可能性があるという理由です。
5.3.2 ZKML
AIとブロックチェーン技術の同時爆発により、AI+ブロックチェーンは開発の将来方向として、ゼロ知識機械学習（ZKML）が1つの解決策としてますます注目されています。
従来のMLモデルは、しばしば中央集権的な機関が所有するブラックボックスのようなものです。一般のユーザーは、大手機関の是認を信頼する以外に、使用しているモデルや信頼性のあるデータで訓練されているかどうかを検証することはできません。これが中央集権的な大規模モデルが批判される主な理由の1つです。
分散型のトレーニングと実行のためにモデルを単純にチェーン上に配置することは、ガスコストが高いため実現不可能であり、信頼できない非信頼のオンチェーン環境においてモデルとトレーニングデータの信頼性を保証することができないためです。
そのようなシナリオでは、ZKMLが必要になります。オフチェーンで考え、オンチェーンで行動します。オフチェーンでモデルをトレーニングおよび実行し、ZK技術を使用してチェーンに提出される証明を生成することにより、ZKMLは完璧に先に述べた2つのジレンマ、コストと信頼性に対処します。
さらに、ZKに固有のプライバシー機能のため、ZKMLは財務や医療などの機密性の高い領域でも広い展望を持っています。
StarknetでCairoを使用してZKMLを構築することには固有の利点があります。証明のために開発された言語であるCairoは、優れた計算の整合性を持ち、証明が非常に抽象化されています。開発者は、自分自身で証明の問題を扱う必要がなく、証明のコンポーネントを直接呼び出すことができ、開発プロセスを大幅に簡略化することができます。
さらに、STARKのスケーラビリティの利点を活用することで、大規模な計算データを効率的かつ費用対効果の高い方法で処理し、機械学習に必要な大量のデータをサポートするための重要なネットワーク効果があります。そのため、Starknet上のGiza Techに基づくZKMLは急速に発展しています。
GizaはStarknet上のZKMLミドルウェアプラットフォームであり、Orion開発フレームワークを提供し、開発者が馴染みのあるフレームワーク（PyTorch、TensorFlowなど）を使用してモデルトレーニングを行い、Starknet上で簡単に展開することができます。
さらに、Gizaは、ZKMLとマルチチェーンの動作を組み合わせたエージェントフレームワークであるAgentsを導入しました。開発者は、ZKMLに基づいたオンチェーンAIエージェントを作成し、スマートコントラクトとやり取りし、事前定義されたルールに基づいて意思決定を行うことができます。
現在、ギザは複数のプロジェクトに適用されています。たとえば、ソーシャルネットワークでは、偽のユーザーを検出するためのソーシャルグラフ分析においてCircles Networkと協力しています。DeFiでは、Yearn Financeと協力して、ZKMLに基づいたインテリジェントな投資戦略やリスク管理ソリューションを提供しています。
Starknet Seed Grand Programに最新に追加されたML Villageは、Gizaを使用して決定論を導入し、ブロックチェーンゲームにZKMLを導入しています。その広範な応用展望を示しています。
06 結論
最新のStarknet公式チームの発表によると、2024年までにガス手数料が$0.01未満に低減され、一秒あたり数百の取引(TPS)が実現される見込みで、最も高いTPSを持つLayer2となります。
Starknetにとって、この目標は野心的に思えないかもしれません。なぜなら、StarkWareのStarknetに対するビジョンは、単なるLayer 2ソリューションにとどまらず、製品や市場選択の観点から見て、StarknetはEVMの利点と制約を放棄してソラナに似ているため、ゼロから構築されています。
ただし、Solanaとは異なり、分散化に欠陥があるStarknetは、Ethereum Layer 2とZKの組み合わせにより、Ethereumの極端な分散化を継承しつつ、拡張性とセキュリティを確保しています。これにより、不可能な三角形を可能にしています。
これは、私たちが以前に言及したように、長期主義を守る実践であり、近い未来を犠牲にして遠い未来に進む旅です。我々は、スタークネットが将来さらに活力を発揮するのを楽しみにしています。
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