深度研究StarkWare：技术路线、发展历程与发展现状

市场痛点&公司简介

*注：本文约8000字左右，阅读时间需要25-30分钟左右。

一组宏观数据：天花板到底有多高？

研究机构 Markets and Market的数据显示，到2026 年，区块链技术和服务市场，将会从2021年的 49 亿美元增长到 674 亿美元。

市场痛点

随着加密世界的持续升温，以太坊成为最受欢迎的加密生态之一。根据2020年Dapp.com发布的Dapp市场报告，以太坊在2020年Q2增加了32%的独立用户和97%的活跃用户，用户总数计450万，活跃用户总数为125万，这个数据还在继续增长。

但是，目前以太坊网络难以满足全球网络交易负载的压力。为了进一步提高速度，降低以太坊上的交易，开发人员正在寻研究L2（以太坊L1的解决方案层），建立在以太坊网络（L1）的基础之上。

我们把L2理解为以太坊扩容的解决方案，有一个可以单独运行代码的执行层，L2运行在以太坊L1之上。

Starkware主要就是利用ZKP零知识证明系统，来解决目前以太坊拥堵的问题，想要在减轻计算压力的同时仍将交易数据写入主网络。

公司简介

StarkWare 成立于 2018 年, 总部位于以色列。StarkWare 旨在通过 STARK （商业化的特定类型的零知识证明 (ZKP) 系统，称为 STARKs）技术，提高区块链的可扩展性和隐私性，提供零知识、透明（no needfor a trusted setup)）和后量子安全（post-quantum secure）的加密证明。

StarkWare 将开发完整的证明堆栈，软硬件都可以支持快速可靠的生成、验证通用计算的计算完整性证明的方法（ software and hardware to support fast and reliable generation andverification of computational integrity proofs for general computations.）。

什么是零知识证明？

目前ZKPs正在被使用，常见的ZKP形式是公钥密码学，今天互联网很多关键部分，加密货币都引用了公钥密码学。但问题在于，目前这些ZKPs的范围还是相对狭窄：通常只允许某人证明他们拥有一个与某些公钥相关的私钥，还无法推广到任何任意复杂的计算中。

但是，目前可通用的ZKPs也在迭代和发展中，尽管范围还是相对有限。两个最突出的例子是以隐私为重点的加密货币，Zcash和Monero。Zcash使用一种被称为SNARK的不同类型的ZKP，允许Zcash用户在世界各地私下发送Zcash。Monero使用另一种被称为Bulletproofs的ZKP形式来完成同样的任务。

ZKP零知识证明，有什么作用？

随着可普及的ZKPs的应用技术的成熟，还可能会有广泛的应用。

加强区块链的可扩展性：ZKPs可用于帮助区块链扩展许多数量级。这里有两种一般的方法：链下批量处理，和递归组成ZKPs。在扩展区块链的五种基本方法中，基于ZKP的方法可以提供最好的结果（ ZKPs can be used to help scale blockchains by many orders ofmagnitude. There are two general approaches here: off-chain batching, andrecursively composing ZKPs. Of the five fundamental ways to scale blockchains,the ZKP-based approaches can deliver the best results.）

为Web3 Stack中的链外计算提供动力，同时还可以提升金融服务性能：在2008年的金融危机之后，为全球经济提供动力的金融机构必须遵守风险门槛。使用ZKPs，这些机构将能够向审计师、政府、客户和广大公众实时证明他们遵守了风险阈值，而不必分享其账簿上的机密信息。

创始团队

科学驱动的Crypto基础架构解决方案公司

创始团队背景：技术驱动+能力互补的团队
 

创始人Michael Riabzev、EliBen-Sasson 和 Uri Kolodny 图片来源：StarkWare官网

 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。

Uri和风险投资机构打交道的能力也比较强。有组建创业团队的能力，并且还有丰富的对外PR能力（我们能看到StarkWare很早就开始构建自己的技术博客了，把自己对于自己要做的事情的理解和科学上的研究成果，时刻和外界用户进行同步.

以太坊创始人也经常给StarkWare的论文提建议），相对丰富的创业经验，让Uri很早就给公司设定了愿景，有效地执行了整个公司的产品路线图。

为什么说Starkware是科学技术驱动的公司？

首先，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）、AlessandroChiesa（UC Berkeley,加州大学伯克利分校）和Michael Riabzev（Technion）作为负责人。

AlessandroChiesa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，也是前面我们提到过Zcash的联合创始人。

而就在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.（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）

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，技术团队在行业中的属于相对丰富的从业经验+专业技术学术背景。

融资历程&业务数据

种子轮投资人：以太坊创始人V神

图片来源：StarkWare官网

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，IOSG等参与了本次投资；

StarkWare用户&业务数据

2021年11月，StarkWare创始人，CEO Uri Kolodny接受采访时说，公司目前已经盈利，C轮融资主要是为了继续扩大团队，发展生态系统。StarkWare 的一些客户包括 ConsenSys、Immutable、dYdX 和 Sorare等等。

通过StarkWare，可以获得成本尽可能低的Gas服务,目前以太坊的高Gas费是个市场存在的固有痛点。那么，截至到2021年11月，通过StarkEx结算的交易金额价值超过2000亿美元，大约有5000万笔交易在StarkEx上进行，用户数量级达到数十万。

关于业务和独特性是什么，联合创始人 Eli Ben-Sasson 在接受采访时的回答是，StarkWare在所有 L2解决方案的交易总额和承载量大，这个业务是具有先发优势的。“通过StarkWare已经结算了超过2000 亿美元，结算了超过 5000 万笔交易。”

商业模式&主要产品

满足了何种需求？

StarkWare 的主要贡献，是在零知识的学术上和计算领域贡献的技术进步：首先，StarkWare 团队研发了 STARKs (Scalable Transparent Arguments of Knowledge)。

STARKs是一种具有完全去信任设置的有效性证明形式，通过这种方法，所有链上计算可以转移到单独的链下 STARK 证明器 (prover) 中。之后，证明器须使用一个链上 STARK 验证器 (STARK Verifier) 来验证相关计算的完整和可靠性。（记住Starks的意思，我们后面会反复提到它）

“Looking at the blockchain, we seesomething that is of tremendous use and potential but is so limited in scale,”said Ben-Sasson, who is StarkWare’s president. “It needs to scale dramaticallyand exponentially and it needs to do so under the same principles ofdecentralization and openness.”

核心产品：StarkWare&StarkNet

目前市面上主要有两种类型的rollups，一种是ZK rollups（靠零知识证明），另一种是Optimistic rollups，所谓Rollups,就是一种可以允许在链外进行以太坊交易的方法，通过仅仅在链上存储交易数据，就可以减少目前存在的网络拥堵问题，提升速度，尽可能的降低Gas费用。

 StarkEx

StarkEx是Starkware开发的 L2 可扩展性引擎，通过类似汇编语言的Cairo程序，可以在零知识环境中执行这种功能。StarkEx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。

还可以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。

StarkNet

StarkNet是以太坊上基于Starkware团队开发的Stark零知识证明的、无需许可的、去中心化的L2- ZK-Rollup。它具备图灵完备性，通过 Solidity -> Cairo 编译器提供 EVM 兼容功能。

Cairo是什么？Cairo是一种具备图灵完备性的语言，StarkNet基于Cairo，支持以太坊上通用的计算。开发者可以在StarkNet上，开发者可以开发和部署应用,用户在StarkNets上可以发起交易并执行，通过激励，可以保证节点网络正常运转。

StarkNet的所有交易周期性地批量打包到一个proof中，在以太坊上验证，所有构建StarkNet的数据在链上（on-chain）发布。

公司发展历程

从解决技术难题和满足需求出发

StarkWare 的特殊扩展解决方案就通过工程和科学角度的研发，包括密码学和数学计算方面，确保在发布之前一切都符合要求。ZKP其他解决方案需要更多的计算工作，但它们更安全的架构，使许多开发人员相信它们是以太坊网络可扩展性的未来。

创始团队对自己的战略很早就想的比较清楚。早期马上思考如何盈利，在他们2018年的博客中，明确自己的目标和战略路线：

“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（ We’re aiming to set up a business with recurring revenues — we’reold-school that way.Getting to those recurring revenues requires an importantfirst step: developing technology and generating demand.）
”
Starkware的商业模式，主要是要考虑对用户能产生怎样的价值，其次是把重塑区块链整个生态系统作为愿景。

而且，在众多马上进行ICO的Crypto创业企业不同，Starkware在2018年创业初期就表明，不会上来就进行ICO。他们认为可以探索一种被称为Tech4Tokens（T4T）的新道路。

这可能和创始人Uri的风险投资经历有关。

我们解释一下，T4T是什么：风险投资公司向企业投资，那么作为回报，他们可以获得价值上涨的机会。Starkware投资自己的技术也可能获得类似的回报。把团队想象成风险投资技术专家，探索成为一个科技加密基金(Tech Crypto Fund）投资技术以换取Token，因此是T4T。

如果Starkware作为一个科技加密基金，自己就是一个早期投资人：越早投资技术，对Token价值的影响就越大。我们对普通的成本加回报不感兴趣而是想从我们自己将创造的价值中获取有意义的未来。

在未来的区块链生态系统中，人才将远比现金稀缺，成功的风险技术专家的Token投资组合的回报会反映这种稀缺性。

Starkware的Token有几个潜在来源：一些基金会，其他有各种增加Token供应的机制。Starkware认为，如果Token要成为补偿技术开发者的有力工具，Token供应将成为区块链治理的核心要素。

Stark的愿景之一是，成为一个顾问类的服务提供商，聚集带优秀工程师，并可以筹集大量资金支持研发，组建一个更大和更多样化的团队，并在未来给客户以充分技术支持。

数学工程团队+产品营销两手抓

2018年底，Starkware公司已经发展到二十人,我们拥有强大的数学和工程人才组合，以及灵活的产品和营销团队。

同时，进一步优化发展战略，抓大放小。Starkware的STARKs将深刻地改善无权限区块链的两个最紧迫的问题：可扩展性和隐私。Starkware决定业务主要专注于可扩展性，而隐私将排在第二位。

将计算和存储移至链下，建立链下服务，生成Stark证明计算的完整性。然后，证明将被放回链上，再进行验证，通过大部分计算工作在链下完成，节省了空间，同时保持计算的完整性和无信任假设。

总结：整个2018年，在技术方面，Starkware的工程团队已经从零到一构建了非常有技术含量的软件栈，将验证器和核查器的性能以及证明的大小提高了至少一个数量级（并且还在不断增加）。

这些成就，使Starkware最近成功展示了完整的STARK证明系统，该系统通过WASM，可以在浏览器和智能手机上运行。对于一个透明的证明系统来说，这有开创性的意义。

2018年夏天，Starkware获得了以太坊基金会的资助。

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。Lightning闪电网络于2016年创立，旨在扩大比特币的规模。Lightning是首批Layer-2解决方案之一，巧妙地提出将交易从链上移开，同时继续依靠区块链的安全性。它承诺不仅要扩大支付规模，而且要以低延迟和最低费用来实现。

Lightning也有几个缺点，首先是付款人必须在线才能付款，-收款人也必须在线，以便用他们的私钥签署交易，资本效率相对低下。运营安全也面临着挑战。

StarkPay

StarkPay的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，不是必须在线（StarkPay aims to offer a scalable capital-efficient non-custodialpayment solution, with no liveness requirements.）

和闪电网络相比，StarkPay具备一定优势：

首先是可扩展性，StarkPay所消耗的计算资源随着付款人的数量和付款的数量而增加。资本效率相对高，支付处理器和验证者没有流动性要求，对收款人余额的更新不是需要必须在线。存款、取款和付款），交易可以离线进行，然后发送到区块链/支付处理器。

但是，StarkPay也存在一些明显的缺点，包括数据可用性。为了真正受益于STARKs的链上对数扩展，数据存储在链外，这带来了数据可用性的挑战。（数据可用性通俗解释就是，数据有很多毁坏方式，数据商能够避免哪些损坏，避免的越多，可靠性越大）

一个可能的未来方向是：形成一个数据可用性见证者联盟，他们会签署提交给链上验证者的特定证明，数据在链下是可用的。链上验证器将不接受缺乏这种证明的证明。

拓展业务边界，进军NFT/Gamefi

2020年，Starkware宣布正式和Immutable合作。Immutable是 建立在ETH上的卡牌游戏,Gods Unchained的创始团队。把StarkWare的可扩展性引擎StarkEx带入区块链游戏和NFT领域。计划使用 STARKs 来证明链下计算的任何游戏逻辑的完整性，也在战略上证明，Starkware创始团队看好游戏和收藏品领域的巨大潜力。

 https://cryptobullsclub.com/gods-unchained-token-sale/

卡牌游戏Gods Unchained在2020年的链游生态系统中取得了一定成功，在测试版期间就产生了近600万美元的收入，并在市场发布后的24小时内登上了NFT排行榜的榜首。

但在以太坊上，每秒4笔交易的本机吞吐量上限，限制了任何想要进一步扩展的应用程序。但是，对于NFT来说，吞吐量瓶颈非常可怕，缺乏可扩展性成为项目增长的障碍。

但是，StarkEx 解决方案为Immutable提供了支持ERC-20和ERC-721、支持NFT的交易和铸造，同时，如图所示，StarkEx可以提供每秒超过9000笔非托管交易。

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，迅速推出了升级版本，StarkEx2.0，转向通用的Cairo语言框架，使大家可以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。一个应用案例是通过检查 Merkle sub-tree来进行证明检验，而不是检查很多个体的 Merklepaths.

StarkEx2.0具备快速 的L1-L2连接机制， 将允许链上的StarkEx用户，快速提款以及其他L2-L1交互。使用L2 Validium实现隐私交易的去中心化交易所DeversiFi已经在计划使用此功能。同时，StarkEx 2.0支持ERC-721，也准备好支持遵循ERC-721格式的不可替代代币（NFT）的交易（包括即将推出的大规模链下铸造）。

此功能对ImmutableX，也将为未来的收藏、游戏领域的StarkEx客户提供服务。合约界面进一步改进，用户现在可以存入任何L2账户并提款到任何L1地址。

例如，Bob可以直接存入 Alice 的 L2 账户。Alice可以直接将资金提取到她的冷钱包以太坊地址，或将资金发送到Bob的以太坊地址。除此之外，用户现在可以通过任何地址（即运营商本身）注册到StarkEx，允许应用程序从用户入职过程中删除注册步骤，用户直接注册到L2。摩擦更少，转换效果更好。

StarkEx2.0也支持智能合约密钥恢复 ，也就是说用户的每个以太坊地址现在可以有多个L2账户，可以让智能合约钱包恢复其密钥，也允许交易者将他们的资金保存在链下的不同账户中。

2020年12月，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，例如Vim和Visual Studio Code扩展为Cairo提供了语法高亮，通过推出Cairo，开始进行开发者社区的构建。

2021年1月，基于之前的基础，开始正式构建StarkNet.Starknet是一个去中心化的、由STARK驱动的L2 ZK-Rollup，支持以太坊上的计算。它基于具备图灵完备性的Cairo.

如图所示，开发者、用户和 StarkNet 节点，在StarkNet中，可以构建并部署实现自己的业务逻辑的应用程序，用户可以将交易发送到StarkNet执行，就像他们今天与以太坊互动一样。StarkNet节点和参与者将受到加密经济模型的激励，以确保网络高效和公平地运行

所有StarkNet交易都将定期批处理，其有效性将在STARK证明中得到证明，并在以太坊上进行验证。由于与经过验证的计算相比，验证STARK证明所需的计算工作量呈指数级增长，因此StarkNet将按数量级扩展以太坊。

由于所有 StarkNet 状态转换都将经过 STARK 验证，因此以太坊上将只接受有效的状态转换。重建完整 StarkNet 状态所需的所有数据都将在链上发布。任何人都可以运行自己的StarkNet节点。这些属性将使StarkNet像以太坊一样安全和无需许可。

StarkWare做事的方式是首先解决难题，构建核心技术，然后小步快跑的方式，将其逐渐应用到生产开发环境中。

2021年4月，提出了一种由以太坊L2驱动的AMM设计，流动性保持在L1上，而用户在L2上进行交易（dAMM is an L2-powered AMM. Itallows liquidity to be bridged on L2 while remaining unfragmented, on L1.）(AMM是自动做市商Automated Market Maker，不需要订单薄，当用户组成并向项目中添加交易对时，提供交易对的人就被称为“流动性提供者” )

2021年4月，在与dYdX团队密切合作几个月后，现在Starkware将dYdX的永久合约交易平台移植到Starkware的L2可扩展性引擎StarkEx上运行。同一个月，在之前宣布和Immutable X合作后，StarkEx承载的的Immutable X现在已经正式在以太坊主网提供NFT铸造和大规模交易。

2021年7月，StarkEx3.0正式发布。以太坊智能合约首次可以成为StarkEx上资产的所有者，并通过L1 Vaults与L2用户交易这些资产。这为StarkEx（L2）用户提供了一种低成本的机制，可以与L1上的外部逻辑（和流动性）进行交互。差不多的时间，StarkNet Alpha 1也推出，主要特点是L1 和L2的交互性，还有链上数据的保存。

2021年11月，StarkWare C轮融资，此时StarkWare目前已经盈利，融资主要是为了继续扩大团队，发展生态系统。

2021年12月，StarkNet在主网上正式发布了StarkNet Alpha; 之前2021年的夏天，StarkWare在公共测试网上发布了StarkNet Alpha。此版本支持完全无需许可的通用计算智能合约。此后，StarkWare将其升级了两次：第一次升级到 Alpha 1 ，提供 L1<>L2 消息传递和链上数据可用性服务，然后继续升级到 Alpha 2 ，支持可组合性。

2021年2月，StarkNET.JS库的下载量已经达到了6.9K

StarkNet Alpha于6月发布到公共测试网，并于11月发布到主网。到主网部署时，StarkNet已经以类似以太坊的状态提供一般计算，整个技术研发路线速度相对较快。

投资机构的观点

Multichain Capital参与了对Starkware的投资，投资方认为，随着应用以太坊网络的用户和开发者越来越多，风险投资也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。
 
红杉资本早在 2018 年就投资了StarkWare，这也是红杉比较早期就进行的押宝之一。根据新闻报道，2021年，红杉有约四分之一的投资投向了Crypto初创公司。

其他评价

StarkWare可能存在的潜在问题

对于那些关注ZKPs(零知识证明的)的人来说，业界有一个共识，由于数学工程的复杂性，即STARKs距离商业化还有一段时间时间，历史经验表明，公钥密码学和STARKs的演变，确实花了多年时间才可以实现商业化。

创业路线

从StarkWare整体的业务路线上来看，创始团队的思维还是比较清楚的，首先关注最重要的功能，一旦测试可用用后，马上发布，并且和整个社区共享迭代的过程。

尽管StarkNet刚发布时功能并不齐全，但随着不断迭代，开发人员也已经可以构建有意义且复杂的应用程序。截至到2022年2月，有数百名开发人员在StarkNet上构建了几十个dApp，还有十几个为StarkNet生态系统开发工具和基础设施的外部团队。

重视开发者社区的建设，开发者社区对StarkNet不断进行反馈。后续，在满足可用性的基本条件后，战略重点就来到了提高系统性能这块。

之后，Starkware正在准备向公众进一步开放StarkNet的测序和验证软件。所有人都可以作为StarkNet上的序列器或证明者参与其中。

从团队对创业这件事的态度是，保持开放心态，持续改进，保持倾听社区的声音，愿景是和大家共同塑造Crypto可扩展解决方案未来。

你对Layer 2的未来怎么看？