Cómo llegamos aquí, nuestro ADN y hacia dónde vamos.

Este artículo se basa en una charla del Prof. Eli Ben-Sasson, cofundador y presidente de StarkWare, en las StarkWare Sessions '23 que se llevaron a cabo recientemente en Israel.

¿Cómo llegamos aquí?

La tecnología STARK se basa en pruebas, y más precisamente: pruebas de integridad. El gran CS Lewis definió hermosamente la integridad como “hacer lo correcto, incluso cuando nadie está mirando”. El objetivo es la integridad, y las pruebas son un medio para ese fin. Los STARK aprovechan las matemáticas para asegurar la integridad, asegurando que el cálculo se realice de la manera correcta, incluso si nadie está mirando.

El concepto de usar una sola computadora confiable para monitorear un grupo de supercomputadoras poco confiables fue introducido en un artículo de 1991 por László Babai, Lance Fortnow, Leonid Levin y Mario Szegedy. Esta tecnología "PCP" emplea matemáticas para monitorear y asegurar la integridad de un gran cómputo. Así es como se está haciendo:

Los reclamos computacionales se pueden transformar en un rompecabezas de estilo Sudoku con restricciones que se entrelazan y superponen en una variedad de formas. Cada reclamo conduce a un rompecabezas único. La entidad que hace la afirmación se conoce como Prover, y la prueba que presenta equivale a un sudoku lleno (ver imagen a continuación). El sello distintivo de una reclamación correcta es que las soluciones presentadas satisfagan todas y cada una de lasde las innumerables restricciones asociadas con el rompecabezas. Y la propiedad más mágica de estos PCP (y la parte que es más difícil de establecer, matemáticamente) es que para afirmaciones falsas, cualquier solución enviada violará al menos el 99% de las restricciones de sudoku. El Verificador, una computadora confiable pero débil, conoce el rompecabezas único que debe resolverse para probar la afirmación, pero en lugar de leer la solución del Probador en su totalidad, realiza una "encuesta" aleatoria y verifica una restricción aleatoria de la solución enviada. (la prueba) y decide si acepta o rechaza la afirmación en función de si se cumple esta única restricción aleatoria. Dada la marcada diferencia entre soluciones de afirmaciones verdaderas (que satisfacen todas las restricciones) y soluciones de afirmaciones falsas (que no pueden satisfacer más del 1% de las restricciones), Se pueden usar las propiedades elementales de las estadísticas y las encuestas: al muestrear, digamos, 6 restricciones aleatorias y verificar si son válidas, el Verificador sabrá con certeza casi segura, hasta una probabilidad de error que es como máximo 1 en un billón ( 1,000,000,000,000), si el cómputo se realizó con integridad. La propiedad mágica final necesaria para la escalabilidad es que, aunque el sudoko es tan grande como el número de pasos en el cálculo, el verificador puede muestrear, leer y verificar una restricción aleatoria extremadamente rápido. De hecho, ¡la cantidad de cómputo requerida para esto es exponencialmente más pequeña que el tamaño del rompecabezas de sudoku! hasta una probabilidad de error de como máximo 1 en un billón (1.000.000.000.000), si el cálculo se realizó con integridad. La propiedad mágica final necesaria para la escalabilidad es que, aunque el sudoko es tan grande como el número de pasos en el cálculo, el verificador puede muestrear, leer y verificar una restricción aleatoria extremadamente rápido. De hecho, ¡la cantidad de cómputo requerida para esto es exponencialmente más pequeña que el tamaño del rompecabezas de sudoku! hasta una probabilidad de error de como máximo 1 en un billón (1.000.000.000.000), si el cálculo se realizó con integridad. La propiedad mágica final necesaria para la escalabilidad es que, aunque el sudoko es tan grande como el número de pasos en el cálculo, el verificador puede muestrear, leer y verificar una restricción aleatoria extremadamente rápido. De hecho, ¡la cantidad de cómputo requerida para esto es exponencialmente más pequeña que el tamaño del rompecabezas de sudoku!

Entra STARK

La tecnología PCP se desarrolló en la década de 1990 y STARK es una versión modificada de la misma. Una diferencia clave es que en lugar de generar y completar un solo Sudoku, este proceso, de generar sudokus y hacer que el probador los complete, se repite varias veces. Luego, Verifier prueba una sola restricción de este desafío de Sudoku multidimensional y, en función de ella, decide si acepta o rechaza la afirmación. Al usar STARK, el pequeño puede verificar y asegurarse de que una gran corporación, monopolio o gobierno funcione correctamente.

Una parte importante de esta historia es dónde podría usarse esta tecnología en el mundo real. En el mundo convencional, es difícil encontrar un entorno en el que se necesite una sola computadora débil y confiable para monitorear una manada de supercomputadoras que no son confiables y posiblemente no confiables. ¿Dónde encontramos el escenario de una sola PC débil confiable en la que todos confíen?

Entrar en cadena de bloques

En 2008 surgió una categoría crucial de innovación más allá de la criptografía y la computación: el trabajo de Satoshi en 2008 lo cambió todo.

A lo largo de la historia, las transacciones solían realizarse entre pares con efectivo y bienes, pero hoy en día se realizan a través de plataformas centralizadas como Apple Pay, Visa y Swift. Los usuarios deben confiar en estas plataformas para manejar sus transacciones de manera justa.

Bitcoin revitalizó la naturaleza peer-to-peer del intercambio de dinero al eliminar la necesidad de un intermediario confiable. Ethereum llevó este concepto más allá al permitir la creación de programas genéricos que forman el tejido económico de la sociedad.

Hay una convergencia de dos líneas de innovación. Por un lado, tenemos PCP (y STARK) que permiten que una sola computadora débil pero confiable haga cumplir la integridad a mayor escala. Por otro lado, tenemos una cadena de bloques, que es una computadora altamente confiable que usa matemáticas para verificar cálculos a gran escala. Esto llevó a la comprensión significativa de que las cadenas de bloques se alinean perfectamente con las matemáticas que imponen la integridad.

Integridad computacional: aplicaciones a Bitcoin (prehistoria de ZCash)

Ingrese a StarkWare

En 2018, StarkWare fue pionera en el uso de pruebas de validez de STARK para abordar los problemas de escalabilidad de Ethereum. La distribución desigual de la computación entre el probador fuera de la cadena y el verificador en la cadena desbloquea la escalabilidad masiva. El Prover fuera de la cadena procesa grandes lotes de transacciones y genera una prueba STARK, mientras que el Verificador verifica la prueba en la cadena con un cálculo mínimo. Esto permite el procesamiento fuera de la cadena de grandes cálculos al tiempo que garantiza su integridad en la cadena con una sobrecarga mínima.

Desde entonces, StarkWare ha alcanzado varios hitos:

• StarkEx , basado en un modelo de negocio SaaS, cuenta con la mayor escala L2 en Ethereum y ha estado en producción desde junio de 2020.
• El Cairo : la necesidad de escribir programas a través de un lenguaje de programación general (Turing completo) que fuera seguro y eficiente para que los desarrolladores escribieran en él, pero que al mismo tiempo condujera a pruebas STARK eficientes para la ejecución de estos programas, condujo a la creación de El Cairo. Es el lenguaje de programación más eficiente para aprovechar las pruebas de validez, que son esenciales para la escalabilidad.
• Starknet es la primera red descentralizada en producción que permite escribir una lógica personalizada, similar a Ethereum.

• Cabeza en el cielo, botas en el barro: seguimos un enfoque de dos frentes. Nos encanta la tecnología, las matemáticas y la innovación y nos enfocamos en entregar nuestros productos.
• La excelencia engendra excelencia: el mayor logro de StarkWare es el nivel de excelencia por el que se esfuerzan sus gigantescos cerebros.
• La excelencia engendra magnanimidad: aceptamos y apoyamos a otros equipos que superan los límites de Ethereum y/o STARK.
• “Para ir rápido, ve solo. Para llegar lejos, ir juntos”. StarkEx, Cairo e incluso Starknet se hicieron inicialmente internamente y se enviaron rápidamente. Luego, nos esforzamos por hacer que nuestros productos sean de código abierto y descentralizados, y nos enfocamos en hacer de STARK un bien público.

¿A dónde vamos?

Starknet ya tiene un ecosistema bullicioso en rápida expansión con ~1000 desarrolladores y más de 400 repositorios de GitHub .

Adoptando la mentalidad de “Para ir rápido, ve solo. Para llegar lejos, vayan juntos”, StarkWare:

• Convierta a Starknet en un paquete acumulativo de validez descentralizado y sin permisos gobernado por la Fundación Starknet.
• Concéntrese en descentralizar las diversas piezas móviles de Starknet, como Prover, Sequencer y la gobernanza.