STARK算法解析
第0部分：导言
第1部分：纵观STARK
第2部分：有用的“工具”
第3部分：FRI
第4部分：STARKPolynomialIOP
第5部分：ARescue-PrimeSTARK
第6部分：加速整个流程
1.什么是STARKs？
最近，密码学证明系统领域最令人兴奋的进展之一是STARKs的发展。它是在区块链行业蓬勃发展之后出现。整体上来看，证明系统似乎是为其量身定做的：区块链网络通常由相互不信任的各方组成，他们希望使用秘密信息进行交易，或根据状态演变规则更新集体状态。由于参与者是相互不信任的，因此他们需要验证其同伴提出的交易的有效性的方法。
由于zk-SNARKs的以下特点，它们自然具备在这种环境中提供计算完整性保证的能力：
Starknet DAO将于3月21日开启首次治理投票，以决定Alpha v0.11.0升级:金色财经报道，Starknet DAO 将开始去中心化治理进程，社区将首次投票批准是否启动其最新的协议升级 Starknet Alpha v0.11.0。DAO 选择 3 月 21 日作为升级投票期的开始，投票将通过 Snapshot 进行，预计需要六天时间才能完成。[2023/3/16 13:06:35]
zk-SNARKs一般是通用的，意味着它们能够证明任意计算的完整性；
zk-SNARKs是非交互式的，这意味着整个完整性证明由单个消息组成；
zk-SNARKs的验证是高效的，也就是说，与简单地重新运行计算相比，验证者的工作量会降低一个数量级；
zk-SNARKs是零知识的，这意味着它们不会泄露关于计算秘密输入的任何信息。
"我期待zk-SNARKs在未来10-20年内渗透到主流世界，并引领一场重大的革命。"??——“V神”2021.9.2
多链DeFi管理平台Krystal现已支持Solana网络:12月27日消息，据官方消息，多链DeFi管理平台Krystal宣布现已支持Solana网络，用户可通过流动性聚合器Jupiter Aggregator在Solana链上管理投资组合、发送和接收资产与交换。此外，SmartSwap与其他聚合DEX不久后将上线。[2022/12/27 22:11:06]
zk-SNARKs已经存在了一段时间，但STARK证明系统是一个相对较新的东西。它的脱颖而出有几个原因：
传统的zk-SNARKs依赖于尖端的密码学难题和假设，而STARK证明系统中唯一的密码学成分是一个抗碰撞的哈希函数。因此，在理想化的哈希函数模型下，该证明系统的抗量子安全性是可以被证明的。这与第一代SNARKs形成鲜明对比，后者使用双线性映射，且只在不可证伪的假设下具有可证明的安全性。
STARKs的算术化是独立于密码学困难问题的，因此这个领域可以被专门选择来优化性能。因此，STARKs使得真正的快速证明成为可能。
Valour将为Comdirect、Onvista银行客户提供加密产品和ETP:8月18日消息，DeFi公司Valour Inc宣布，与德国银行Comdirect和Onvista达成合作，使银行客户能够将Valour ETP产品整合到其投资组合中。
Comdirect和Onvista的客户将可以投资Valour的所有加密ETP，包括Valour Bitcoin Zero和Valour Ethereum Zero。（PRNewswire）[2022/8/18 12:34:00]
传统的zk-SNARKs依靠一个可信的设置仪式来产生公共参数。仪式结束后，使用的随机参数必须被安全地遗忘。仪式本身并非去信任的，因为如果参与者拒绝或忘记删除这种密码学上的“有害垃圾”，他们就会保留伪造证明的能力。相比之下，STARKs没有可信的设置，因此没有密码学上的"有害垃圾“。
“我基本同意，但在两点上持有保留意见:
Instadapp推出投向ETH2.0的USDC收益产品:4月14日消息，DeFi聚合平台Instadapp推出面向USDC的收益产品，该产品策略为：通过AAVE和Lido协议，将USDC存入AAVE借出ETH，参与到ETH2.0质押中，用户最终仍将获得USDC形式的收益。此外，Instadapp还将陆续按照此模型推出WBTC、DAI、UNI和AAVE的收益型产品。[2022/4/14 14:23:48]
1)是STARKs将占主导地位，而不是SNARKs
2)3-5年就会渗透到主流世界
在我的日历上写上提醒，以便4年后来检验这些话。”??——EliBen-Sasson2021.9.2
在本教程中，我将解释其中许多部分是如何一起工作的。这个文字解释由一个证明和验证基于Rescue-Prime哈希函数的简单计算的Python实现来支持。在阅读或学习了本教程之后，你应该能够为你选择的计算编写你自己的零知识STARK证明者和验证者
Chainstack为R3的Corda网络开发客户端自动登陆程序:区块链解决方案提供商Chainstack周二宣布，其已经为R3的企业专用Corda网络开发了一个自动登陆程序。此前，所有参与者都需要向Corda网络基金会核实身份（这是一家管理Corda网络的独立非盈利机构）。目前，Chainstack通过自动化整个过程，可显著减少Corda网络的访问时间。（Finance Magnates）[2020/5/12]
2.为什么写作本文？
应该尽早指出，学习STARKs有多种来源。这里是一个不完整的列表。
关于?FRI?、?STARK?、?DEEP-FRI?的论文，以及FRI的最新可靠性分析
VitalikButerin的多部分教程。
StarkWare的一系列博文。
StarkWare的?STARK@Home?网络广播
StarkWare的?STARK101?在线课程
StarkWare的?EthStark文档
一般来说，?StarkWare?推出的任何东西
有了这么多学习资源，我为什么还要再写一个教程呢？
已有的教程比较浅显。在从高层次上解释了这些技术是如何工作的方面，这些教程做得不错，并传达了一种直觉——为什么STARKs可以起作用。然而，它们没有描述一个完整的、可供部署的系统。例如，没有一个教程描述如何实现零知识，如何批处理各种低度证明，或如何确定由此产生的安全级别。EthSTARK文档确实提供了一个完整的参考资料来回答这些问题中的大部分，但它是针对一个特定计算的，没有涵盖零知识，也没有给出一个易懂直观的解释。
这些论文是难懂的。令人难过的是，科学出版业的激励机制被设定为：使科学论文对非专业读者来说难以阅读。因此，需要像本文这样的教程，以使这些论文能被更多的人理解。
资料已经过时了。各种教程中描述的许多技术后来都得到了改进。例如，EthSTARK文档描述了一种DEEP插入技术，以便将正确求值的要求降低到有界度的多项式。这些资料中没有提到这种技术，因为这些资料比该技术出现得更早。
我更喜欢我自己的风格。我不同意很多符号和名称，我希望人们能使用正确的符号和名称。特别是，我喜欢把重点放在多项式上，作为证明系统的最基本对象。与此相反，所有其他资料都是以对里德-所罗门码字的操作来描述证明系统的机制。
这个教程有助于我更好地理解STARK。写这篇教程有助于我将自己的知识系统化，并找出其浅薄或完全缺乏的地方。
3.所需要的背景知识
本教程在需要的时候会温习一些背景知识。但建议所有读者还是了解和学习一下以下主题，因为如果不熟悉这些主题，这里的介绍可能会过于密集。
有限域及其扩展域
有限域上的多项式，包括单变量和多变量的多项式
快速傅里叶变换
哈希函数
4.系列向导
Part1:纵观STARK?从高层次描绘了概念和工作流程
Part2:有用的“工具”?介绍基本的数学和密码学工具，证明系统将由此建立
Part3:FRI?涵盖了低度测试，这是证明系统的密码学核心
Part4:STARKPolynomialIOP解释了从任意的计算性要求中生成抽象证明系统的信息理论
Part5:ARescue-PrimeSTARK?把这些工具放在一起，为一个简单的计算建立一个透明的零知识证明系统
Part6:加速整个流程?引入算法和技术，使整个流程变得更快，有效地将"S"(简洁性，succinct)?放入STARK
5.致谢
作者希望感谢BobbinThreadbare、ThorkilV?rge和EliBen-Sasson的有用反馈和意见，以及Nervos基金会的资金支持。请给他发邮件：，或在twitter或Github上关注aszepieniec。
译者注：原文中有大量文献链接，由于公众号限制无法附上，请读者自行参考原文中的文献链接。
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