STARK:側鏈與Layer2的互操作：詳解StarkEx無信任跨鏈橋

概要

-在側鏈和L2之間轉移資金的需求日益增長

-目前的方法：通過L1轉移，緩慢、昂貴但無需信任；或通過應用程序轉移，需要信任，但快速、便宜

-我們提出了一個無需信任、安全且便宜的跨鏈橋，它依賴于以太坊的安全，能在側鏈和StarkEx之間轉移資金

-通過在StarkEx和多個側鏈之間擴展跨鏈橋，我們創造了一個高效跨鏈橋連接側鏈

簡介

雖然以太坊仍然是DeFi的資本區塊鏈，具有很高的關注量和安全性，并與多條鏈建立了跨鏈橋。但以太坊也越來越擁擠，交易成本高且波動大。這促使用戶轉向側鏈和L2等平臺。這些平臺在成本、安全、性能和可用的應用程序方面各不相同，于是加劇了割裂現象。

因此，在不同平臺之間轉移資金的需求越來越高。

提供側鏈之間無信任跨鏈的解決方案已經上線。然而，L2和側鏈之間的無信任互操作性還沒有得到解決。

與OptimisticRollups的互操作性設計本身有問題，因為較長的最終性時間增加運營資本要求，也就提高了轉移成本。

Horizen 宣布推出其首個 EVM 兼容的側鏈 Horizen EON:4月21日消息，支持區塊鏈零知識網絡的公鏈 Horizen 宣布在永久性公共測試網 Gobi 上推出 Horizen EON，這是其首個公開的權益證明和 EVM 兼容的智能合約側鏈。除了推出 EON 側鏈外，Horizen 還與 Immunefi 合作開展了一項漏洞賞金計劃，為報告漏洞提供高達 75000 美元的獎金，以加強 EON 平臺的安全性和完整性。[2023/4/21 14:17:53]

那么ZK-Rollups呢？在L1和ZK-Rollups的無需信任存取款已經可以在實時系統中使用。而且它們通過條件轉移縮短最終性時間。

但ZK-Rollups目前與側鏈兼容性不佳。出現這個問題有其技術因素：目前部署在L1上的ZK-Rollup需要證明特定計算命題的有效性。這就造成與需要在Rollup內有一個“互操作智能合約”的方案不兼容。

我們的去中心化、無需許可的ZK-RollupStarkNet將改變這種狀況。但是我們的無需信任可擴展性引擎StarkEx在此時此刻可以做什么？我們將在下面演示StarkEx如何支持與側鏈的互操作性。

Ankr和Celer等聯合推出第一個基于BNB Chain的側鏈測試網:3月29日消息，BNB Chain發文表示，Ankr、Celer Network和NodeReal聯合推出首個基于BNB Chain的側鏈（BAS）測試網，并在BNB Chain生態系統中創建側鏈框架。

BAS允許部署者設置他們自己的驗證者集、自定義gas費用，甚至啟動他們自己的以BEP121格式運行的Token。BAS將以多種方式實現，包括PoS側鏈和ZKRollups。[2022/3/29 14:25:17]

StarkEx自2020年6月開始在主網上運行，已完成數百萬筆交易，總價值達數十億美元。下文將介紹StarkEx系統和方案，展示如何支持便宜且快速地將資金轉移到側鏈上，為在ZK-Rollup和側鏈上的運行的dApp之間更好的互操作性鋪平道路。但首先，先來想想什么定義了一個好的互操作性系統。

互操作性最優解的特質

側鏈與L2之間互操作性的好解決方案應該應用最小信任，并簡化用戶體驗。準確來說：

1.最小化信任：應要求用戶以盡可能少信任實體

側鏈項目Milkomeda將允許與EVM兼容的智能合約在Cardano主網上執行:8月26日消息，IOHK（負責Cardano協議的研發）首席執行官Charles Hoskinson表示，他很高興區塊鏈初創公司dcSpark的新側鏈項目“Milkomeda”將允許與EVM兼容的智能合約在Cardano主網上執行。此外，Milkomeda項目承諾在未來提供Cardano和其他L1區塊鏈之間的互操作性，如Solana。（Crypto Globe）[2021/8/26 22:39:26]

2.快速最終性：資金應可以快速到位

3.低成本：低成本的解決方案必須在各個平臺上提供低交易價格和高資本跨鏈效率

L2與側鏈之間的互操作性

迄今為止，用戶如果想要在側鏈和L2直接轉移資金，就必須在兩個原生選項中做出選擇：無需信任且成本高、速度慢的方案(圖一)；成本低、速度快，但需要信任的方案(圖二)。

由StarkEx支持的解決方案

圖三展示了我們提議的方案，用StarkEx為L2和側鏈之間提供互操作性，同時滿足上述提到的三個特征。請注意，這個方案使用StarkEx作為通道，同樣適用于側鏈之間的互操作性。

以太坊隱私交易平臺Tornado.Cash計劃上線以太坊側鏈xDai:以太坊隱私交易平臺Tornado.Cash計劃上線以太坊側鏈xDAI上。其中Tornado.Cash將創建新的池來擴大其使用范圍，使得xDai持有人可通過訪問100 xDai pool、1000 xDai pool、10000 xDai pool、100000 xDai pool以實現隱私交易。[2021/8/26 22:38:15]

StarkEx的優勢

一些用戶可能不熟悉StarkEx，下文簡要介紹了其基本概念。讀者可以在此處查看StarkEx完整文檔。如果只想讀懂本文提議的橋接方案，以下的背景已經足夠：

StarkEx無需信任

由于StarkEx依賴于STARK證明，如果沒有證明該狀態確實有效，則L1上不會發生狀態更新。這意味著資金只能根據在Cairo實施的邏輯在StarkEx內部易手，該邏輯強制執行以下操作：

-沒有用戶在相關轉賬請求上的有效簽名，就不能從用戶那里轉移資金

-L1上已提交的StarkEx狀態反映了L2環境中發生的所有資產轉移記錄

動態 | ETH側鏈解決方案可使以太坊擴展至17000tx/s:據CCN消息，本周，以太坊研究人員介紹了一種名為snark的側鏈解決方案，它可以將網絡擴展到每秒17000次，接近Visa的交易容量。基于snark的側鏈是一種離鏈解決方案，允許用戶在Etalum主網之外處理令牌和ETH的傳輸。有了離鏈處理事務的能力，網絡上的用戶將能夠進行每秒數以萬計的交易。[2018/10/5]

-同樣的資產轉移請求StarkEx不能執行兩次

這樣的結果是，運營節點無法盜取用戶的資產。強制交易、應急艙口和專門的升級機制完善了去信任這一版圖，使StarkEx變得完全自托管。

StarkEx速度快

一旦進入StarkEx交易隊列，運營商可能會認為交易已結算。這意味著用戶可以即時隨后提交交易;無需等待交易的鏈上實際結算后再提交！

StarkEx成本低

在StarkEx上，即使是復雜的永續交易，其成本也低至ZKRollups模式的1100gas，這是比L1執行相同邏輯便宜200倍。Validium模式下的交易成本更加低。此外，StarkEx資本效率高，一旦包含其執行的證明在鏈上發布，就會立即敲定交易—要在交易后幾個小時。

從StarkEx提款至側鏈

步驟1：用戶向應用程序發送鏈下請求，指定想要提取的資產數量和類型。應用程序驗證用戶在他們的StarkExVault中是否有足夠的資金。

步驟2：應用程序在側鏈中的互操作合約中鎖定指定的資產數量和類型，然后將這些資金與StarkEx的轉移請求相結合。該請求命令StarkEx將相關資產從用戶的Vault轉移到應用程序的Vault中。

步驟3：用戶簽署圖4步驟2中指定的轉移請求用以激活側鏈上的互操作合約。該交易立即解鎖用戶的資金以便在側鏈上使用。

回滾流程：如果用戶未能在設定時間范圍內簽名，則應用程序將從互操作性合約中收回資金。

步驟4：該應用程序現在可以在StarkEx上執行轉賬請求并在那里接收用戶的資金。

滿足需求

1.該方案無需信任：用戶在向StarkEx上的運營節點提供資金之前先在側鏈上獲得資金

StarkEx強制要求，為了從用戶哪里獲取資金，應用程序必須知道他們的簽名

提供簽名可以解鎖用戶在側鏈上的資金

2.速度快：在兩倍的側鏈最終性時間后，用戶可以使用資金。

3.交易成本低：不涉及L1交易，應用程序可以在StarkEx上立即取款，幾小時后在L1上取款。

從側鏈存款至StarkEx

步驟1：用戶將其資金鎖定在互操作合約中的側鏈賬戶中。這些資金與StarkEx上的特定轉賬請求參數關聯，指定錢可以轉到用戶的Vault。

步驟2：運營節點在StarkEx內執行圖5中步驟1的轉賬請求，將資金釋放到用戶的StarkEx金庫。用戶可以立即開始交易這些資金。

步驟3：步驟2的轉賬與其他交易批量進行。StarkEx向L1證明這些交易已經發生，鏈上狀態也相應更新。

步驟4：以太坊上的一個專用合約將新的L1狀態傳輸給側鏈上的互操作合約。這個狀態，即StarkEx上所有交易的Merkle根，證實了用戶按照要求在StarkEx上收到了資金。

步驟5：應用程序打開Merkle樹承諾，向側鏈證明用戶確實在圖5步驟2中收到了StarkEx上的資金，為應用程序解鎖互操作性合約中的資金。

回滾流程：如果應用程序未能在有限的時間內完成步驟5，用戶可以從互操作性合約中取回側鏈上的資金。

滿足需求

1、本方案是無需信任：用戶先在StarkEx上收到資金，然后應用程序才能在側鏈上認領資金。StarkEx的邏輯和證明強制要求，如果沒有前者，后者就不可能發生。

要想在側鏈上接收資金，運營節點必須通過StarkEx向用戶展示相關轉賬記錄。

StarkEx強制要求，只有在用戶收到資金之后才能獲得該轉賬記錄。

2、速度快：交易一旦在側鏈上確認，應用程序就可以立即將StarkEx上的資金交給用戶。

3、交易成本低：側鏈或者StarkEx上的交易成本較低，雖然步驟四中L1交易的成本較高，但這個費用由多個存款請求共同分擔。

此外，此應用程序在幾小時之后就可以在側鏈上獲取資金。

未來還有什么？

StarkEx的用戶很快就能用到上面介紹的去信任的互操作方案。

至于StarkNet，我們無需許可的去中心化ZK-Rollup：StarkNetPlanetsAlpha1已經上線Ropsten測試網——我們計劃支持與其他生態系統(如側鏈)的互操作性。由于StarkNet證明了任何任意邏輯，它可以支持與此處描述類似的機制，或者部署現有的互操作性解決方案。

無論如何，StarkNet促進了高度的互操作性，并將成為眾多尋求擴展到以太坊之外的DeFi應用程序的互操作性的中心。

希望這篇文章對大家有一定的幫助。

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