STARK zk-rollups技术是一种利用零知识证明（Zero-Knowledge Proof，ZKP）来实现以太坊的扩容的方案，由StarkWare公司开发。STARK zk-rollups技术旨在提高以太坊的吞吐量、降低交易成本、保障数据可用性和安全性，同时支持通用计算。本文将介绍STARK zk-rollups技术的原理、特点和应用。
零知识证明是一种密码学技术，可以让一个证明者向一个验证者证明某个陈述是真实的，而不需要透露任何其他信息。例如，一个证明者可以向一个验证者证明自己拥有某个账户的私钥，而不需要透露私钥本身。零知识证明有多种形式，其中一种是STARK（Scalable Transparent ARgument of Knowledge），由StarkWare公司提出。STARK具有以下特点：
- 可扩展性：STARK可以处理大量的计算和数据，生成一个小型的证明，这个证明可以在很短的时间内被验证。
- 透明性：STARK不依赖于任何可信的设置或密码学假设，只需要公开的哈希函数和随机数生成器。
- 后量子安全性：STARK可以抵抗潜在的量子计算机的攻击，因为它不使用任何基于数论的密码学原语。
STARK zk-rollups技术是一种基于STARK的二层扩容方案，也属于Validity Rollups的一种。Validity Rollups是指将交易数据压缩成一个小型的证明，然后提交到以太坊主链上，由主链验证这个证明的有效性，从而确保二层状态的正确性。Validity Rollups包括两种类型：Validium和zk-Rollups。它们的区别在于是否将所有交易数据都发布到主链上。Validium只将证明发布到主链上，而将数据存储在其他地方，例如IPFS或分布式存储网络。zk-Rollups则将证明和数据都发布到主链上。
STARK zk-rollups技术可以根据应用场景选择使用Validium或zk-Rollups。如果应用对数据可用性要求较高，可以使用zk-Rollups，以便任何人都可以从主链上重建二层状态。如果应用对数据可用性要求较低，可以使用Validium，以节省更多的主链空间和费用5。
STARK zk-rollups技术使用Cairo语言来编写二层应用的业务逻辑。Cairo是一种图灵完备的高级语言，可以生成STARK证明，并在以太坊上进行验证。Cairo语言具有以下特点：
- 灵活性：Cairo语言可以支持任何类型的计算，包括算术运算、逻辑运算、循环、条件分支、函数调用等。
- 高效性：Cairo语言可以利用STARK技术的优势，生成小型且快速验证的证明。
- 易用性：Cairo语言提供了一些内置函数和库，以及一个集成开发环境（IDE），方便开发者编写和调试代码。
目前，STARK zk-rollups技术已经在一些以太坊应用中得到了应用和验证。例如，dYdX是一个去中心化的衍生品交易平台，使用STARK zk-rollups技术来提高交易速度和降低费用。Immutable X是一个专注于NFT的交易平台，使用STARK zk-rollups技术来实现免费和即时的NFT交易。
总之，STARK zk-rollups技术是一种利用零知识证明来实现以太坊的扩容的方案，具有高可扩展性、透明性、后量子安全性等特点，同时支持通用计算。STARK zk-rollups技术有望为以太坊生态带来更多的可能性和机遇。
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