零知识证明 | Cairo 语言介绍_HES:CHE

作者:NicLin,imToken资深区块链工程师

本文受众:区块链开发者或零知识证明爱好者

Cairo是STARK证明系统的其中一个编程语言,让开发者能透过Cairo来使用STARK,撰写效能更高的DApp。

PhotobySimonBergeronUnsplash

Warning:本篇会保持在highlevel的介绍,实际深入的部分请见文内附上的文档或是官方开发者文件。

背景介绍

建构于密码学的零知识证明能提供计算的隐私性,但同时在区块链生态系也被用来提升Scalability—我可以用10秒的运算资源来验证原本耗费1000秒运算资源的计算过程如同更多人熟悉的SNARK,STARK也是一个零知识证明的证明系统,但当前的STARK着重的是在Scalability,而非大家比较习以为常零知识证明提供的隐私性特质其实目前基于SNARK的Rollup项目,例如zkSync、Loopring、Aztec、zkopru,除了Aztec外,其他都是利用SNARK来增加Scalability—这些Rollup上资料都还是公开、没有隐私性的StarkWare是目前唯一基于STARK的开发团队STARK要加上隐私保护不会太难,只是StarkWare还没有把这项功能放在未来规划中Cairo简介

MakerDAO已通过关于EDSR和稳定费调整提案,DSR将由8%降低至5%:8月18日消息,MakerDAO治理页面显示,关于EDSR和稳定费等一系列调整提案已获得投票通过,将于UTC时间2023年8月20日14:24执行。

提案主要内容包括:DSR将根据EDSR更新而降低,本次提案通过后DSR将由8%降低至5%;提升ETH、wstETH、rETH等一系列稳定费;更新智能燃烧引擎参数等。[2023/8/19 18:09:30]

标榜为图灵完备的零知识证明系统语言,Cairo对原本熟悉Solidity的开发者来说还是会感到比较难上手和陌生的。再加上套件库还不够充足,目前支援的杂凑函式是Pedersen,数位签章演算法是ECDSA。

但Cairo还在早期开发的阶段,相信开发体验会越来越好的。

另外需要注意的是作为一个证明系统,会有Prover和Verifier的角色。而STARK的Verifier是开源的,但Prover软体预计会有License保护。Prover一般情况下不得用于商业用途,除非将proof上传至官方的Verifier。

Upbit发布关于EOS失误操作复原服务公告:韩国虚拟货币交易所Upbit官网公告称,提供在EOS contract 地址失误操作兑换复原服务。此前无法提供此服务因EOS是基于ERC20的代币,但此次EOS登陆主网,将与EOS开发团队协力提供此服务。[2018/6/18]

CAIRO字母分别代表的意思是

C:CPUAIR:AlgebraIntermediateRepresentationO:OneAIR(verifiersmartcontract)torulethemallC和AIR因为比较偏撰写零知识证明应用的细节和经验所以会跳过,但O:OneAIR(verifiersmartcontract)torulethemall代表的是:任何使用Cairo写的程式都能用同一个Verifier来验证,每个应用不再需要产生自己也只有自己能用的Verifier合约。

开发者不需要对自己的应用跑trustedsetup,也不需要烦恼Verifier的部分,如果你有开发过基于SNARK的应用的话你会更有感觉。

KKEX发布关于eosDAC/EOS交易对上线的公告:KKEX上线 eosDAC/EOS交易对,并已开放 eosDAC/EOS 交易对,欢迎用户交易体验。eosDAC充提需待eosDAC 官方团队区块链上线后,并结合交易所团队开发对接进度,再择期开放。具体时间以后续公告为准。[2018/5/3]

最后要提及的是,第一版的Cairo是设计来方便开发者将DApp的运算迁移至链下。不同于Rollup,这个链下只会有它自己一个DApp。这个DApp的项目方自己维护自己DApp的state。

这可能有点难懂。如果你有在写Solidity,想像一下今天你在合约要用到合约里宣告的storage变数时,你要自己提供merkleproof上来,证明这个storage变数真的是这个值。这个就是开发者要自己维护state的意思。

而第二版的Cairo则是StarkNet里使用的Cairo,这版的Cairo就是作为DApp在Rollup开发所使用—开发者可以在合约里宣告变数,变数的值不需开发者维护,可以直接假设存在。

零知识证明系统Bulletproofs+代码获准可在门罗币协议中使用:12月30日,门罗币发推宣布,零知识证明系统Bulletproofs+的代码现已获得许可,可在Monero协议中使用,以替代现有的Bulletproofs零知识证明系统。新系统将使得门罗交易结构变得更小,钱包交易速度更快以及网络验证速度更快。此外,官方表示,该代码具有功能性并包括对基础算法的测试,若考虑将来在门罗币网络升级中进行部署,则应该由第三方进行审核。[2020/12/30 16:04:23]

注1:StarkWare不喜欢Rollup这个词,他们觉得DataAvailability的需求是一段光谱:不一定得要把data全都送上L1,中间有其他方式可以做不同层级的DataAvailability。

注2:第一版和第二版实际上在官方版本里是0.0.1及0.0.2,在撰文当前最新版即是0.0.2。

官方网站:https://www.cairo-lang.org?

动态 | 波场TRON网络即将进行零知识证明匿名交易公测:据官方最新消息,波场TRON网络即将进行零知识证明匿名交易公测,现在诚邀社区参与MPC过程,参与者越多,匿名交易越安全。通过参与MPC,用户可以将贡献永久的保存在TRON网络中。参考见原文链接。[2019/12/19]

开发者文件:https://www.cairo-lang.org/docs/?

开发环境

Cairo有提供像是Remix的浏览器IDE:playground。里面提供各种范例练习和挑战,除了可以编译,还可以直接生成并上传proof。

注:但有些功能还是没办法在playground里使用,例如要给你的程式custominput时。这时候只能在本地端开发才能使用这个功能。

开发Cairo要先安装python,我将开发者文件整理出来的资料统整在这个hackmd文档里:https://hackmd.io/w690dpAQTsKeKZv3oikzTQ

里面包含简介、设置本地开发环境以及Cairo基础

注:我把开发者文件里的代码整理到这里:https://github.com/NIC619/cairo_practice/tree/master/practices

如果不想在研究开发者文件过程中,还要自己手动拼凑里面例子的话,可以直接用整理好的代码来执行。同时repo里还有包含一些额外自己测试Cairo功能的范例。

深入Cairo

在那份hackmd文档里的开头,可以连结到第二部分—深入Cairo的部分。里面也是从开发者文件里撷取出来我觉得比较重要的部分。如果你要读开发者文件的话,我建议从HelloCairo开始,它会从例子切入,会比较好知道Cairo怎么使用。接着如果要更深入了解,再去读HowCairoWorks。

StarkNetCairo

第二版的Cairo其实功能和第一版的Cairo是差不多的,所以不必担心在开发者文件里学到的Cairo在StarkNet版本会不能用或差很多。在读完HelloCairo/HowCairoworks后,就可以接着看HelloStarkNet。会很顺利的切换到StarkNet版本的Cairo。

注1:我整理的文档里是按照第一版Cairo所写的

注2:如果你从开发者文件一路看下来,体验过非StarkNet版的Cairo,那你在体验StarkNet版的Cairo时一定会发现这更像一般智能合约的使用方式—你可以用view函式查询storage变数,可以用external函式去执行合约。

非常建议尝试两种版本的Cairo,你会知道1.操作一个单独在L2的DApp和2.操作与其他DApp共存在Rollup上的DApp的不同。这对了解L2怎么运行、需要哪些资料、为什么需要这些资料非常有帮助。

0.0.2版的StarkNetCairo目前还缺少一些功能:

函式还没办法宣告阵列或struct型态的参数合约和合约之间还没办法互动L1没有办法读取到L2的资料,L2也没办法读取到L1的资料。如果要建立跨L2Bridge,这个功能非常重要。补充及个人心得

STARK的proofsize相比于SNARK系列的proofsize大很多,又其证明所包含的交易数量对proofsize和验证时间的影响不大,所以把很多笔交易一并做一个proof会是对STARK非常有利、节省成本的方式。但这同时也是一个缺点,如果你的DApp或Rollup的TPS不高,那就只能等更久时间搜集多一点的交易,要不然就只能提高成本来维持验证proof的频率。

StarkWare和zkSync一样都有Rollup宇宙的概念,个人觉得能够有选择是会比只有一个选择还好的方式,但实际上的可行性就要等其团队释出更多的资讯。

在Rollup越趋成熟的情况下,能够提供快速跨Rollup服务的流动性提供者的角色会越来越重要。zkRollup比OptimisticRollup有着短上许多的finalize时间,这对降低流动性提供者的风险有很大的帮助,但目前zkRollup支援合约功能甚至L1<->L2互动的完成度都比OptimisticRollup还低上许多。短期内快速跨Rollup的服务应该还是局限在OptimiticRollup之间。

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