StarkExは、Ethereum Mainnetで稼働しているLayer-2スケーラビリティエンジンです。StarkWareは、暗号通貨取引所向けのスケーラビリティエンジンであるStarkExを開発しました。StarkExにより、取引所は低コストかつ高い流動性で非保管型取引を大量に提供することができます。StarkExは現在、ETH、ERC-20、ERC-721トークンをサポートしており、他のEVM互換ブロックチェーン上のトークンも簡単にサポートできます。

StarkExとは何ですか？

StarkEx は、アプリケーション固有の許可型スケーリング ソリューションの開発を容易にするフレームワークです。StarkExは、ゲームやDeFiなどのアプリケーション固有の要件に対応するために特別に設計されたスケーラブルなエンジンです。StarkExは、イーサリアムメインネット上のValidium L2スケーリングエンジンで、特定の許可型Dappsに対応するように調整されています。dYdX、ImmutableX、DeversiFiなどのプロジェクトや、その他多くのコラボレーターが、主に取引のユースケースでアイデアを展開するために使用しています。プロトコルの大部分は、実際の取引量の生成とトランザクションの実行を担当するこの特定のL2上に構築されています。StarkExは、STARKゼロ知識証明技術を使用して、暗号通貨取引所にスケーラブルなノンカストディアル取引を導入します。

StarkExの背景

StarkExは、2020年6月以来Ethereum Mainnetに展開され、SaaSビジネスモデルで導入された成熟したプラットフォームです。これは、Eli Ben-Sasson、Michael Riabzev、Uri Kolodny、およびAlessandro Chiesaによって2018年に設立されたZK-rollup会社であるStarkwareの製品です。EliはSTARK、FRI、およびZerocashを共同発明し、Zcashの創設科学者です。彼は2001年にヘブライ大学で理論計算機科学の博士号を取得して以来、暗号技術とゼロ知識証明について研究しています。

Uri Kolodnyは、OmniGuideやMondriaなどの多くの技術企業を共同設立したシリアルアントレプレナーです。MichaelはStarkWareを共同設立し、ゼロ知識計算完全性のzk-STARKシステムを開発・実装しました。AlessandroはStarkWareを共同設立し、Zerocashプロトコルを共同発明し、簡潔なゼロ知識証明の主要なオープンソースツールであるLibsnarkの著者です。

Starkwareは、ゼロ知識ベースのロールアップ設計の先駆者です。StarkExに展開されたアプリケーションの例には、dYdX（永続取引）、ImmutableとSorare（NFTの発行と取引）、DeversiFi（スポット取引）、およびCeler（DeFiプール）があります。メインネットの展開前に、公開およびプライベートのEthereumテストネットで5,000万件以上のStarkEx取引が解決されました。

Starkwareの製品：StarEx、StarkNetおよびZK-STARK

STARKs（スケーラブル、透明な知識の議論）は、計算の検証と検証を容易にする証明システムです。これにより、広範な計算の処理、計算の正当性の証明の生成、および証明の数回の手順での検証が可能になります。StarkWareは、STARKsを使用してEthereumのスケーリングを実現するための2つのソリューション、StarkExとStarknetを提供しています。

StarkEx

StarkExは、組み込まれたdAppsのコストを削減し、トランザクションの速度を向上させるためのアプリケーション固有のEthereumスケーリングソリューションです。StarkWareチームはStarkExの管理を担当しており、2020年6月にメインネットを開始しました。StarkExは、複数のトランザクションを1つのブロックにまとめることで、Ethereumの効率を向上させます。これには、「ゼロ知識ロールアップ」と呼ばれる技術が使用されており、トランザクションが正当であることを数学的に証明します。具体的なアプリケーションの要件に応じて、StarkExは秒間15,000〜50,000の速度でトランザクションを実行することができます（tps）。

StarkNet

StarkWareチームは、2021年11月にアルファメインネットを開設したStarknetも設計しました。StarkExとは異なり、StarknetはStarkWareスタッフの監督の外で運営されています。Starknetは、許可なしでEthereumのLayer 2向けに公共ネットワークと同様に機能する分散型スケーリングソリューションです。

ゼロ知識（zk）技術を使用して、StarknetはEthereum上のユーザー体験を向上させ、ユーティリティコストを削減します。それは、ネイティブプログラミング言語であるCairoを採用しています。プロトコルの口座抽象化のサポートは注目すべき機能です。この機能により、ユーザーはスマートコントラクトを利用してアカウントを管理できます。Starknetエコシステムの総ロックされたバリュー（TVL）は現在2億5195万ドルです。

StarkExとStarkNet

StarkExとStarknetはどちらもSTARKに基づく拡張性の解決策です。両方とも拡張性、最小限のガスコスト、セキュリティを提供していますが、相互運用パターンと動作要件は異なります。StarkExは主に自己完結型であり、StarkExが提供するAPIに合致するアプリケーションにとって最適な解決策となる可能性があります。一方、Starknetは他のプロトコルと同期的に相互作用が必要なプロトコルや、StarkExの要件を超える要件があるプロトコルに適しているかもしれません。

StarkEx とは異なり、アプリケーションがトランザクションを送信する責任があるのに対し、Starknet シーケンサーはトランザクションをバッチ処理し、処理および検証するために送信します（StarkWare は現在、Starknet のシーケンサーを運用し、将来的にはそれらを分散化する責任があります）。Starknet はロールアップデータの可用性モードをサポートしており、これによりロールアップの状態を Ethereum に書き込むことができます。STARK 証明と併せて。

StarkExの特徴

StarkExは、高いスループット、低いガス料金、Ethereumレベルのセキュリティ、自己保管、迅速な統合など、その他の機能や利点を備えたスケーリングソリューションを提供しています。StarkExは、取引やNFTを含む特定のユースケースのために、スマートコントラクトによる任意の論理の実行を容易にします。

データの可用性：ロールアップ、バリディウム

この機能は、Optimistic Rollupのようなオンチェーン実行ではなく、StarkExなどのサイドチェーンでオフチェーンでトランザクションを実行します。ZK Rollupにより、Optimistic Rollupの1週間に対して、L1とL2のブリッジング時間を数分に短縮できます。

Volition

StarkExはユーザーを特定のデータ可用性オプションに制限しません。つまり、ユーザーはセキュリティ要件とガス手数料に合わせて取引を行うために2つのオプション（ロールアップまたはバリディウム）のいずれかを選択することができます。

大規模

StarkExの大規模スケーリングのポテンシャルの鍵は、オフチェーンのProverとオンチェーンのVerifierの間で非対称な計算の割り当てにあります。オフチェーンのProverは大量のトランザクションのバッチを処理し、STARKプルーフを生成します。オンチェーンのVerifierはSTARKプルーフを一連の計算手順で評価します。これにより、大規模なオフチェーンスケーリングが可能になり、その計算の整合性は最小限の処理要件でオンチェーンで保持されます。

セルフカストディ

StarkExは、セルフカストディアルな分散型アプリケーションを容易にし、高度な検閲対策方法を利用して、ユーザーの資産が常に彼らの管理下にあることを保証します。

ZK-STARK

ZK-STARKは、知識のスケーラブルな透過的な論拠としてのゼロ知識を表しています。StarkWareは、ZK-STARKsを開発しました。これにより、現代の代数と新しい暗号化の証明が使用され、ブロックチェーンの計算のプライバシーと整合性が保護されます。ZK-STARKsを使用すると、ブロックチェーンは単一のオフチェーンSTARK証明者に計算を送信し、その計算の整合性をチェックするオンチェーンSTARK検証者を使用できます。

ZK-STARKの利点

ZK-STARKsはユニークな利点を提供します:

スケーラブル

ZK-STARKは、より大きな証人サイズのためのより迅速な証明生成と検証を示します。zk-STARKのスケーラビリティは、3つの重要な要素に依存しています:

• the complexity of the prover
• 検証者の複雑さ
• コミュニケーションの複雑さ

これらの寸法と他の要因は、zk-STARKの動作の効率とペースを共同で決定します。証明者が証明を作成するために必要な計算リソースと時間は、証明者の複雑さと呼ばれます。検証者の複雑さは、証明者の証明を検証するために必要な時間と計算リソースの量です。通信の複雑さは、証明者と検証者の間で証明の検証中に交換されるデータの量です。ZK-STARKは、通信の面ではシンプルであることを意図しています。

透明

ZK-STARKは、中央集権化への依存を減らし、透明性を向上させるために、公開可能なランダム化を使用して公開パラメータを生成します。zkSTARKは、証明システムで使用されるパラメータを生成するために公開可能なランダム性を利用することで、信頼性のある準備フェーズを不要にします。システムはより透明性が高くなり、zkSTARKにおける信頼された構成フェーズの欠如により、参加者の危険が排除されます。

ポスト量子セキュリティ

量子コンピューティングは、古典的なコンピュータでは不可能な方法で情報を処理するために量子力学の原理を利用するパラダイムです。これをポスト量子セキュリティと呼びます。この特性により、量子コンピュータは特定のカテゴリの計算を古典的なコンピュータよりも指数関数的に高速に実行することができます。zkSTARKは、特定の暗号化方式を侵害できる量子コンピュータからの攻撃に対して耐性を持つように設計されています。zkSTARKは、量子コンピューティングの進展の脅威に対してより効果的な防御手段を提供します。

STRKトークンとは何ですか？

STRKは、ネットワークの運用、維持、保護を可能にするための手数料支払いのメカニズムであり、コンセンサスのためのステーキングを許可し、ガバナンス提案の投票によってStarknetの価値と技術目標を決定することで、ネットワークを維持し、保護します。

最初は、Starknetの手数料は、STRKの取引手数料としてEther（ETH）での支払いのみでした。現在は、ネットワーク取引手数料の支払い方法としてSTRKとETHが利用されています。受信シーケンサーは、支払われたSTRKの一部をETHに変換し、Ethereum L1ガスコストをカバーするために使います。これらのコストは、Ethereumプロトコルのガイドラインに従ってETHで支払わなければなりません。

ステーキングメカニズムの導入により、ユーザーはネットワークの運用をサポートし、報酬を受け取るためにSTRKトークンを確保することができます。ステーキング目的のカバレッジを提供するために、Starknetのセキュリティと機能に必要な一部のサービスには、ステーキングSTRKが必要です。L1の確定前に、シーケンスの複数のプロバイダ、データの可用性のプロビジョニング、STARKの証明サービス、および一時的なL2コンセンサスが存在する場合があります。

プロポーザルの強化のために最小トークンサポートのしきい値が必要となる可能性があります。セキュリティ、機能性、および保守に重要なプロトコルの変更を実装するには、直接または委任を通じて投票する必要があります。

資金調達と投資家

StarkNetには、Sequoia CapitalとParadigmをリード投資家として含む33の投資家がいます。その他の注目すべき投資家には、Tiger Global、Greenoaks、Coatue、Multicoin Capital、Vitalik Buterin、ConsenSys、Polychain Capitalなどが含まれています。StarkNetはこれまでに2億5000万ドル以上を調達しています。同社は2022年5月に1億ドルを調達し、評価額は20億ドルから80億ドルに増加しました。Sequoia Capitalが先導し、前回の2021年11月にAlameda ResearchとFounders Fundが主導した5,000万ドルのシリーズCラウンドが行われました。DVCVとWing VCが2021年3月24日にStarkNetのシリーズBラウンドを主導し、7,500万ドルの投資が行われました。Paradigmがリード投資家として関与した2018年9月のシリーズAラウンドで、StarkNetは3,000万ドルを調達しました。

配布と供給

StarkWareは2022年5月に初めて100億のStarknetトークンを生成し、2022年11月30日にブロックチェーン上で鋳造しました。現在存在する100億のトークンの配布は、次のようになっています。

投資家と早期貢献者に割り当てられたすべてのトークンは、以下のロックアップスケジュールの対象となります。割合は、総トークン供給に基づいており、長期的なインセンティブをStarknetコミュニティの利益と合わせるためのものです。

• 2024年4月15日から2025年3月15日まで、毎月15日に最大0.64％（6400万トークン）が解除され、合計7.68％（7億6800万トークン）が解除されます。
• 2025年4月15日から2027年3月15日まで、毎月15日に最大1.27％（1億2700万トークン）が解除され、合計30.48％（30.48億トークン）になります。

StarkExはどのように動作しますか？

StarkExは、ゲームやDeFiなどのアプリケーションのユニークな要件に対応するために特別に設計されたスケーラブルなエンジンです。レイヤー2ソリューションを実装するための2つの異なる方法があります：ZK-RollupまたはValidiumデータの利用可能性。StarkExが「ロールアップモード」にある場合、Ethereumはユーザーの残高の変更を反映するように更新されます。データは、「Validium」モードで、信頼された管理者からなるデータ利用可能性委員会（DAC）に公開されます。このシステムは外部コンポーネントとオンチェーンコンポーネントから構成されています。外部またはオフチェーンコンポーネントは状態を維持し、トランザクションを実行し、状態の更新をオンチェーンコンポーネントに送信します。さらに、このコンポーネントはシステムの状態と資産、確認転送に責任を負っています。StarkExが採用する手順は次のとおりです：

検証中

オペレーター（たとえば、取引所）は、StarkExサービスに送信されたユーザートランザクションを処理します。 StartExは、シーケンシャルな検証と値の範囲やフォーマットなどの並列状態の検証など、2つの段階でトランザクションを検証します。応答遅延は、1,000件までのトランザクションを並列に送信した場合、100〜200ミリ秒です。

ゲートウェイがトランザクションを初期検証に合格させた後、ユーザーはトランザクションが実行され、完了したことを確認できます。ユーザーは、トランザクションをアプリケーションのインターフェース全体として提示することができ、チェーン上で最終確定を待たずに済みます。

バッチ処理

StarkExは、より複雑な基準に従ってすべてのトランザクションを検証し、バッチ処理します。トランザクションの先行条件がその有効性を頻繁に決定するため、この検証段階は並列ではなく順次です。各検証されたトランザクションは、StarkExサービスによってバッチにグループ化され、関連する残高が更新されます。この検証フェーズの観測可能な待機時間は、トランザクションがキューの終わりまたは開始に挿入されるタイミングによって数分から最大4時間になる場合があります。

生成証明

StarkExサービスは、トランザクションの妥当性を証明するSTARKプルーフを生成し、トランザクションをバッチ処理した後にチェーン上に送信します。

オンチェーン検証

オンチェーンの検証者スマートコントラクトは、オンチェーンで意図したトランザクションの正当性の証明を生成した後、STARKプルーフを受け取ります。検証が完了した後、新しい残高状態のコミットメントはオンチェーンに保存されます。

StarkExアプリケーションとデータの可用性

StarkExは、開発者に自分のアプリケーションとStarkExを統合するためのアプリケーションを提供します。StarkExは、Sorare、Dydx、Immutable X、Opera、DeversiFiなどの有名な業界プレーヤーによって使用されています。開発者がStarkExを使用し始めると、彼らはL1 StarkEx契約とテストネット上のStarkExインスタンスが与えられます。ただし、ユーザーは、アプリケーションが正常に機能していない場合や自分の資金に制御権を持っていることに注意する必要があります。いつでも資金を回収できます。

これに基づいて、StarkExはレイヤー2ソリューションを実装するための2つの異なるアプローチを提供しています：ZK-RollupまたはValidiumデータの可用性。 StarkExアプリケーションは、ユーザーデータの常時利用可能性を維持する必要があります。これにより、セルフカストディ、冗長性、および信頼性が確保されます。データの可用性は、ユーザーの保管庫に格納されている状態がStarkExが維持している状態と完全に同期していること、および完全な残高ツリーが恒久的にアクセス可能であることを保証し、StarkExが操作を停止した場合でもユーザーが現金の保管を検証できるようにします。

データの利用可能性モード

StarkExは、次のデータ可用性モードに対応しています: ZK-RollupとValidium、StarkEx PerpetualおよびStarkEx Spotが承認しています。アプリケーション内でZK-RollupとValidiumの両方のボールトを利用することを可能にするVolitionモードは、ユーザーが所有する各アセットに対してボールト範囲を選択できるようにします。データの保管も可能です。ただし、StarkEx Spotのみがこれを独占的にサポートしているため、前のオプションよりも人気が低いです。

ゼロ知識ロールアップ

ゼロ知識ロールアップ、またはZKロールアップは、各トランザクションの正当性を認証するために「ゼロ知識証明」と呼ばれる高度な暗号技術と数学を利用しています。ZKロールアップは、分散化とセキュリティの支持者の間で好まれるEthereumスケーリングソリューションです。StarkExとzkSyncは、ゼロ知識ロールアップを採用したLayer 2ソリューションの例です。StarkEx ZK-Rollupでは、Cairoプログラムが、L2残高Merkle Treeを再構築するために必要なデータがcalldataとしてオンチェーンに拡散されることを保証しています。

ZK-rollupが発生している間、オペレーターは状態ルートの有効性証明（SNARKまたはSTARK）を作成します。これにより、Ethereumのロールアップスマートコントラクトには、受信した状態ルートが有効な取引のセットから来たことが示されます。これにより、オペレーターが無効な状態ルートを送信することは不可能になります。ZK-rollupでは、SNARKとSTARKの2つの形式の有効性証明が使用されます。ZK Sync、Scroll、およびPolygon ZkEVMはSNARKを利用し、StarkNetおよびStarkExはSTARKSを利用しています。

ZK-Rollupは信頼性が必要なく動作します。脱出イベントの際にユーザー資金を回復するために必要なすべてのデータは、ブロックチェーン上でアクセス可能で透明です。この利点にもかかわらず、このモードの欠点は、バッチ内で修正されたすべての金庫がガス料金を負担する必要があることです。多数の金庫状態が変更されるバッチでは、状態更新イベントの費用は主にデータの可用性に関係しています。

Validium

代替データ利用モードはValidiumです。このデータモードで計算が正確に実行されたことを暗号的に証明します。Validiumボールトの利用では、ユーザーの残高はチェーン上で非公開のままです。代わりに、データ可用性委員会（DAC）メンバーなど、いくつかの信頼性の高い機関に送信されます。取引バッチ処理後のすべてのクライアントアカウントの修正残高を反映した状態更新は、委員会メンバーの過半数が状態更新を支持する場合にのみチェーン上で真正かつ受け入れられます。彼らは、更新されたボールト残高をすべて把握していること、および可用性検証者が新しいステータスを指示したことを正式に確認します。

ZK-rollupsとは異なり、ガス手数料が発生するが、オンチェーンデータの支払いは不要です。オンチェーンステートの更新中、ほとんどのガスがプルーフ検証に費やされます。ユーザーの残高情報は、オンチェーンではなく、信頼された委員会によってオフチェーンで保持されます。このオプションのデメリットは、DACの利用には委員会メンバーへの信頼が必要であることです。

データ可用性委員会について（Validiumのみ）

DACは個人または組織の集まりから成り立っています。 DACメンバーは、StarkExパワードアプリケーションのデータストレージにおいて冗長性と信頼性を提供することを誓います。 DACメンバーは、オペレーターの代わりに各状態更新を受け取り保持することに同意する自律的な第三者です。 オペレーター（またはStarkWare）がオフラインになった場合、DACメンバーは、状態更新をチェーン上に公開することを誓い、ユーザーが自分の資金に一貫してアクセスできるようにします。これは自己保管にとって不可欠です。 DACには、Consensys、Chainstack、StarkWare、および他の多くの尊敬されるエンティティが含まれています。

結論

StarkExは、プロジェクトがコスト効率の高いオフチェーンコンピューティングを実現するために利用できる重要なツールの集合です。L2ソリューションは、スケーラビリティ、ガス価格の削減、セキュリティを提供しますが、独自の操作要件と相互運用フレームワークを持っています。